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

  过去百年增温(现代暖期)是历史的重复还是前所未有?#31354;?#20010;问题一直以?#35789;?#21476;气候定量化研究的重点和难点。回答该问题的可能途径是:利用气候代用记录定量化重建古温度变化序列,厘定现代暖期的位置。早在1999年,美国学者MannBradleyHughesGeophysical Research Letters发表了过去千年的北半球温度序列(Mann et al., 1999),显示20世纪可能是过去千年最暖的时期,其序列形?#35789;?span>19世纪之前平坦,20世纪突然跃升,故称为曲棍球杆Hockey Stick)曲线。该序列被2001年联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第三次报告引用和广泛传播,用于证明20世纪全球增温幅度是过去千年以来前所未有的,但这也遭到气候怀疑论者的猛烈抨击,引发了美国国会和美国国家科学院的调查。?#34892;?#25209;评是合理的,例如该工作过度依赖于少数树木年轮标准化宽度年表,导致温度集成序列低估了温度的低频变化;另一方面,由于代用记录本身响应气候变化的信噪比较小,导致不同统计集成方法所得结果的差异明显。    

  在随后的20年里,古气候学界从数据?#22836;?#27861;两个方面努力提高过去2000年全球气候重建的可信度,其中一个特别活跃的科学家群体是古全球变化(PAGES)的过去2000年古全球变化研究网络(PAGES2k network)。该组织成立了9个区域工作组,目的是收集和整理最新的区域气候代用记录,进行过去2000年温度和降水集成,并与气候模拟结果?#21592;?#20998;析,揭示其机理过程。以亚洲工作组(Asia2k)第一阶段(2008-2014)为例,国内学者中科院地理资源与环境研究所邵雪梅研究员、中科院地质与地球物理研究所储国强研究员、许晨曦副研究员、中科院西双版纳热带植物园?#23545;?#37995;研究员?#32676;?#20122;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个区域工作组的共同努力,2013PAGES2k联盟集成了七个大陆区域温度变化序列(PAGES2k Consortium2013)。在此基础上,PAGES2k开展了区域温度数据和模拟?#21592;?#20998;析工作,随后公开了过去2000年最大的古温度代用记录数据集(PAGES2k Consortium2017)。基于此数据集,由瑞士古气候科学家Raphael Neukom牵头,来自8个国家19位古气候科学家共同参与重建了过去2000年全球平均温度变化(PAGES2k Consortium20191),相关成果近日发?#21152;?i>Nature Geoscience,其中正则最大期望法和最优信号提取法的重建结果由中科院地质与地球物理研究所史锋副研究员提供。 

1 过去2000年全球年平均温度序列(改自PAGES2k Consortium2019 

  文章通过使用同一气候代用记录数据集,利用7种不同的统计方法进行重建,发现7个重建结果的多年代际温度变化一致,说明这一多年代际年平均温度变化并不依赖于方法的选择。同时与国际耦合模式比较计划第 5 阶段(CMIP5)多个气候模式模拟温度?#21592;?#21457;现,两者的多年代际变化也非常类似(图2),指出现在模式在相同外?#31185;?#30340;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,揭示出过去2000年全球年平均温度多年代际变化的主?#23478;?#23376;可能是火?#20132;?#21160;。而这种从重建和模拟结果中提取共同信号,并解释信号的物理意义和机理,可能是过去2000年气候变化研究中新的增长点。 

2  过去2000年全球多年代际温度变化重建和模拟以及与火?#20132;?#21160;的?#21592;?#22270;(改自PAGES2k Consortium2019

  附:文章重建结果的数据下载以及进一步的信息,可参考古全球变化(PAGES网页 

    

  主要参考文献 

  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.原文链接 

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

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

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

  (撰稿:史锋/新生代室)

 
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