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【前沿报道】Nature Geoscience:全球過去2000年年平均温度序列多指标集成
2019-07-25 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  過去百年增溫(現代暖期)是曆史的重複還是史无前例?這個問題一直以來是古氣候定量化研究的重點和難點。回答該問題的可能途徑是:利用氣候代用記錄定量化重建古溫度變化序列,厘定現代暖期的位置。早在1999年,美國學者MannBradleyHughesGeophysical Research Letters發表了過去千年的北半球溫度序列(Mann et al., 1999),顯示20世紀可能是過去千年最暖的時期,其序列形狀是19世紀之前平坦,20世紀突然躍升,故稱爲曲棍球杆Hockey Stick)曲線。該序列被2001年聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第三次報告引用和廣泛傳播,用于證明20世紀全球增溫幅度是過去千年以來史无前例的,但這也遭到氣候懷疑論者的猛烈抨擊,引發了美國國會和美國國家科學院的調查。有些批評是合理的,例如該工作過度依賴于少數樹木年輪標准化寬度年表,導致溫度集成序列低估了溫度的低頻變化;另一方面,由于代用記錄本身響應氣候變化的信噪比較小,導致不同統計集成方法所得結果的差異明顯。    

  在隨後的20年裏,古氣候學界從數據和方法兩個方面努力提高過去2000年全球氣候重建的可信度,其中一個特別活躍的科學家群體是古全球變化(PAGES)的過去2000年古全球變化研究網絡(PAGES2k network)。該組織成立了9個區域工作組,目的是收集和整理最新的區域氣候代用記錄,進行過去2000年溫度和降水集成,並與氣候模擬結果對比分析,揭示其機理過程。以亞洲工作組(Asia2k)第一階段(2008-2014)爲例,國內學者中科院地理資源與環境研究所邵雪梅研究員、中科院地質與地球物理研究所儲國強研究員、許晨曦副研究員、中科院西双版纳热带植物园范泽鑫研究员等和亚洲其他国家的学者贡献了各自珍贵的原始代用记录,在此基础上成立了两个气候集成小组,分别完成了基于单一树轮年表的温度空间格局集成和多指标温度空间格局集成工作。通过9個區域工作組的共同努力,2013PAGES2k聯盟集成了七個大陸區域溫度變化序列(PAGES2k Consortium2013)。在此基礎上,PAGES2k開展了區域溫度數據和模擬對比分析工作,隨後公開了過去2000年最大的古溫度代用記錄數據集(PAGES2k Consortium2017)。基于此數據集,由瑞士古氣候科學家Raphael Neukom牽頭,來自8個國家19位古氣候科學家共同參與重建了過去2000年全球平均溫度變化(PAGES2k Consortium20191),相關成果近日發布于Nature Geoscience,其中正則最大期望法和最優信號提取法的重建結果由中科院地質與地球物理研究所史鋒副研究員提供。 

1 過去2000年全球年平均溫度序列(改自PAGES2k Consortium2019 

  文章通過使用同一氣候代用記錄數據集,利用7種不同的統計方法進行重建,發現7個重建結果的多年代際溫度變化一致,說明這一多年代際年平均溫度變化並不依賴于方法的選擇。同時與國際耦合模式比較計劃第 5 階段(CMIP5)多个气候模式模仿温度对比发现,两者的多年代际变化也非常类似(圖2),指出现在模式在相同外强迫的作用下,可以得到与“观测”温度相一致的多年代际变化特征,增强了利用模式进行未来气候预估的可信度。进一步分析其变化机理,揭示出過去2000年全球年平均温度多年代际变化的主导因子可能是火山活动。而这种从重建和模仿结果中提取共同信号,并解释信号的物理意义和机理,可能是過去2000年氣候變化研究中新的增長點。 

2  過去2000年全球多年代际温度变化重建和模仿以及与火山活动的对比圖(改自PAGES2k Consortium2019

  附:文章重建結果的數據下載以及進一步的信息,可參考古全球變化(PAGES網頁 

    

  主要參考文獻 

  Mann M E, Bradley R S, Hughes M K. Northern hemisphere temperatures during the past millennium: Inferences, uncertainties, and limitations[J]. Geophysical Research Letters, 1999, 26(6): 759-762.原文鏈接 

  PAGES2k Consortium. Continental-scale temperature variability during the past two millennia[J]. Nature Geoscience, 2013, 6: 339-346.原文鏈接 

  PAGES2k Consortium. A global multiproxy database for temperature reconstructions of the Common Era[J]. Scientific Data, 2017, 4: 170088.原文鏈接 

  PAGES2k Consortium. Consistent multidecadal variability in global temperature reconstructions and simulations over the Common Era[J]. Nature Geoscience, 2019.(原文鏈接) 

  (撰稿:史鋒/重生代室)

 
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