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过去千年温度重建和模拟结果究竟有多可靠?

已有 823 次阅读 2020-8-7 15:22 |个人分类:《中国科学》论文|系统分类:论文交流

中科院西北生态环境资源研究院杨保研究员等人评估了18项北半球过去千年温度重建和6组PMIP3/CMIP5气候模拟结果。


无论是对现代气候变暖的科学归因,还是对未来气候变化的预估,都离不开对过去千年温度变化的科学认识。过去千年温度变化的研究主要依赖于气候代用资料重建和气候模式模拟,但二者均有自身的不确定性。大区域气候集成重建的不确定性往往来自气候代用记录自身的非气候噪音干扰,以及不同类型的记录在季节性和时间分辨率等方面的差异给数据融合带来的不确定性。气候模拟结果的不确定性则主要由外强迫重建数据的误差,以及气候模式中某些关键的反馈机制缺失所造成的。经过近30年的努力,国际上已发表了近20项北半球过去千年温度重建以及近10套过去千年古气候模拟结果,但由于重建和模拟自身的不确定性,导致不同重建结果之间以及重建和模拟之间存在差别,使得对过去千年温度变化的认识存在偏差,需要对它们进行系统的评估。

近期,中科院西北生态环境资源研究院王江林副研究员、杨保研究员(通讯作者)、方苗博士、刘晶晶博士、中科院地理科学与资源研究所郑景云研究员、张学珍研究员、浙江师范大学王志远博士和中科院地质与地球物理研究所史锋副研究员合作在Science China Earth Sciences上发表文章,从记录间协方差性、对外强迫(太阳活动和火山喷发)响应敏感性以及温度变幅三方面,对已发表的18项北半球过去千年温度重建和6组PMIP3/CMIP5气候模拟结果进行评估。

研究结果显示,重建的不确定性随时间往前推而显著增大,体现在多年代际(>30年)尺度上不同重建之间的协方差性越往前越小,尤其在中世纪暖期(950–1250 CE),大部分重建之间的共享方差不足30%(图1)。另一方面,模拟与重建在工业革命之前可比性不足,尤其在中世纪暖期,几乎所有PMIP3模拟结果均不能再现重建记录的温度变化特征。另外,北半球温度重建对火山喷发和太阳活动极小期造成的降温恢复(滞后)时间明显长于模拟结果,且与模拟相比几乎所有的重建结果在数百年尺度上均表现出更大的温度变化幅度。

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图1 不同重建之间以及重建和模拟之间记录温度变化的相关性

最后,作者对今后大区域集成重建研究提出展望。首先,建议在代用资料匮乏区域(如:中国东部、非洲、南极、南美以及一些关键的海洋地区)亟需研制高质量(分辨率高、复本量足、定年准确)且对温度变化敏感的千年长度记录。其次,仪器记录之外重建可靠性需严格评估,如:可利用其他独立记录(如未包括在重建中的一些低分辨率记录)评估重建低频变化趋势可靠性,以及利用“仿代用资料试验”检验由于重建方法的选择和代用资料的取舍造成的重建结果不确定性。



文章信息:[点击下方链接可阅读原文]

Wang J, Yang B, Zheng J, Zhang X, Wang Z, Fang M, Shi F, Liu J. 2020. Evaluation of multidecadal and longer-term temperature changes since 850 CE based on Northern Hemisphere proxy-based reconstructions and model simulations. Science China Earth Sciences, 63(8): 1126-1143



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1 杨正瓴

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