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【前沿报道】Nature:全球过去2000年年平均温度空间格局多指标集成
2019-07-25 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  基于多种类型的气候代用记录,利用数理统计方法格点化重建古气候变化空间格局,已成为阐明古气候变化的空间特征和区域差异,捕获重大古气候环境?#24405;?#21306;域协同变化规律,探究区域生态环境历史空间演变过程不可或缺的重要手段和研究方向。 

  然而,由于气候代用记录信噪比较小,不同类型的代用记录对温度响应的季节性、区域代表?#38498;?#26102;间分辨?#23454;?#22343;有明显差异,导致古气候重建结果中包含了非气候本身所引起的变化信息的非均一性问题,限制了古气候格点数据分析结论的可靠?#38498;?#20934;确性。早在1998年,美国学者MannBradleyHughesNature发表了过去600年的全球年平均温度格点化空间格局(Mann et al. 1998),第一次展示了历史时期全球年平均温度的空间均一化结果。但由于其所用代用记录的空间分布较为稀疏,空间代表性不足,所以更多的是?#33268;?#20854;半球的温度平均序列变化的特征及可能机理,而非空间格局变化本身。随后基于10年新公开的记录,Mann等再次集成了过去1500年全球年平均温度的空间格局(Mann et al. 2009),给出了中世纪暖期(公元 950-1250)和小冰期(公元 1400-1700)的全球温度异常分布,并指出中世纪暖期赤道太平洋呈现类似拉尼娜的海温型,然而学界对其重建方法假定过去气候变化遵循仪器观测时段的空间结构仍有不同评价。 

  为了避免重建方法对空间格局重建的影响,瑞士古气候科学家Raphael Neukom与合作者基于古全球变化(PAGES)过去2000年古全球变化研究网络(PAGES2k network)公开的过去2000年古温度代用记录数据集(PAGES2k Consortium2017),利用六种统计方法,重建了过去2000年全球年平均温度的空格格局(Neukom et al., 2019),指出过去2000年工业革命前并不存在全球各地一致的温暖和寒冷时期(如图1a1b1d1e所示),相关成果近日发?#21152;?i>Nature

  Raphael Neukom博士指出:在小冰期全球均经历了较为寒冷的时期,但并不是在同一时间。如图1e所示,在小冰期,中东太平洋的大部分地区可能是15世纪最冷,在西北欧和北美东南部最冷时期发生在17世纪,而其余大部分地区出现最冷期概?#39318;?#22823;的时期是在19世纪中期。该研究揭示由?#20998;?#21644;北美历史气候所定义的全球可能同时出现的两个温暖期和两个寒冷期的假设是不成立的。理由是工业革命前过去2000年区域气候主要受气候系统内部随机波动的影响,而火山爆发或太阳活动等外部因素不足以在几十年甚至几个世纪的时间内在全世界引起明显的一致的温暖或寒冷。不同地区的最低和最高温度发生时间不同,因此,从区域尺度的增温现象中(如?#20998;?#21644;北美经常提到的中世纪暖期)不能得到全球一致增温的推论。”Raphael Neukom博士说。而从过去2000年来看现代暖期则非常不同,全球超过98%的地区过去2000年中最温暖的时期最有可能发生在20世纪(如图1c所示)。这再次表明,现代暖期不能通过随机波动来解释,而更有可能是由于?#23435;欧?#30340;二氧化碳和其他温室气体所导致的。 

1  过去2000年三个暖期和二个冷期出?#25351;怕首?#39640;的最暖和最冷世纪时限图。时期标题括号中的数字指示了每个时期执行搜索最高集合概率的51年温度平均最暖或最冷世纪的时间?#27573;В?#25913;自Neukom et al., 2019

  现代气候格点数据集已被广泛用于描述气候变化的时空特征,检验和同化气候模式,提高模式对未来气候变化的预估能力。相信随着古气候学界对代用记录响应气象要素机理研究的不断深入,以及不同类型代用记录的融合和同化方法不断涌现,古气候格点资料?#19981;?#25104;为揭示古气候时空演变规律的关键证据。     

  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. Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries[J]. Nature, 1998, 392(6678): 779-787.原文链接 

  Mann M E, Zhang Z, Rutherford S, et al. Global signatures and dynamical origins of the Little Ice Age and Medieval Climate Anomaly[J]. Science, 2009, 326(5957): 1256-1260.原文链接 

  Neukom R, Steiger N, Gómez-Navarro  J J, et al. No evidence for globally coherent warm and cold periods over the pre-industrial Common Era[J]. Nature, 2019, 571(7766):550-554.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 

  (撰稿:史锋/新生代室)

 
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