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全新世温度变化研究存在诸多争议,“全新世温度谜题” 尚未解决。研究人员聚焦全新世北半球温带季节性温度重建。结果发现现有重建严重低估季节性温度变化,这对年平均温度(MAT)重建有重要影响。该研究为气候研究提供新思路。
在漫长的地球气候演变历程中,全新世(过去约 1 万年)的气候研究一直是科学界关注的焦点。温度作为研究过去和未来气候变化的关键变量,对我们理解地球气候系统的演变规律至关重要。然而,长期以来,关于全新世温度变化,科学界存在一个令人困惑的难题 ——“全新世温度谜题”。多数基于代用指标重建的研究显示,全球年平均温度(MAT)呈现冷却趋势;但在大多数气候模型中,由于温室气体浓度增加和冰盖退缩,MAT 却呈现变暖趋势 。而且,以往研究大多集中于 MAT,对不同季节温度演变的关注相对较少。可别小瞧季节温度变化,它在气候变化的诸多方面都有着独特且重要的影响呢!比如,冬季和夏季温度的变化会直接影响动植物的生长繁殖、人类的生产生活,还会对生态系统的平衡产生深远作用。因此,为了更全面、深入地了解全新世的气候变化,破解这个谜题,研究人员开启了一项意义重大的研究。
此次研究由未知研究机构的研究人员开展。他们把目光聚焦在全新世北半球温带(20° 至 50°N)的季节性温度重建上。通过一系列深入研究,他们得出了令人瞩目的结论:目前大多数可用的季节性温度重建严重低估了全新世季节性温度变化幅度。这一发现对 MAT 重建有着重要的启示,意味着当前气候模型中 MAT 模拟的偏差或许并没有想象中那么大。这一研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上,为气候研究领域注入了新的活力,开辟了全新的研究方向。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在数据获取上,从 Temperature12k 数据库提取了 509 条北半球温带多代用指标温度重建记录,还使用了 NCEP - DOE 再分析 2 中 1991 - 2020 年的气候学地面气温和大气顶部太阳辐射观测数据。模型构建方面,开发了基于观测数据的线性回归类比模型预测季节性温度变化。同时,运用了多个气候模型的模拟输出数据,如 TRACE 模拟、PMIP4 模型等进行对比分析。
下面我们来详细看看研究结果。
- 重建和气候模型中季节性温度的演变:研究人员重新审视了 Kaufman 等人汇编的温度重建数据。在全新世,北半球温带陆地夏季和冬季温度呈现相似的微弱冷却趋势,这和年平均温度在中全新世后的趋势有些相似。但对比发现,重建的季节性温度变化幅度很小,夏季和冬季温度变化相似,导致季节性温度变化幅度(<0.6°C)远小于气候模型模拟结果。像在 TRACE 模拟和 PMIP4 模型中,季节性温度变化幅度在全新世平均超过 3°C,几乎是重建结果的五倍 。这表明现有重建和气候模型在季节性温度响应上存在巨大差异。
- 类比模型中的季节性温度:研究人员基于当地太阳辐射和温度的关系,开发了类比模型。这个模型在北半球温带陆地地区表现出色,能很好地拟合当前观测数据。通过类比模型预测全新世季节性温度变化,发现夏季温度下降、冬季温度上升,季节性温度变化幅度减少超过 2.5K,是重建结果的五倍 。这进一步说明现有重建对季节性温度变化的低估。
在研究结论和讨论部分,研究人员深入分析了重建和模型差异的原因。如果重建结果正确,类比模型却高估了季节性响应,可类比模型又和当前对季节性温度变化的理解相符,植被变化对季节性温度变化的影响也不足以解释两者差异;如果类比模型正确,那现有重建可能低估了季节性温度变化,而且这种低估可能主要源于花粉重建的冬季温度。此外,季节性温度变化对 MAT 重建也有影响。较小的季节性温度变化幅度会使各季节温度和 MAT 变化趋势相似,而较大的变化幅度则会导致冬夏季温度趋势相反 。同时,研究人员还通过 brGDGT - DLNN 温度重建发现,其夏季温度呈冷却趋势,MAT 呈变暖趋势,与其他重建结果不同,这也增加了全新世温度重建的不确定性。
总的来说,这项研究将全新世温度变化分解为季节性温度变化和 MAT 两个部分进行研究,揭示了现有季节性温度重建存在的问题。这不仅有助于我们重新审视和改进气候模型,也为未来研究全新世乃至其他时期的气候变化提供了新的视角和方法。它让我们认识到,在研究温度变化时,不能只关注年平均温度,季节性温度变化同样关键。而且,研究中发现的重建不确定性,也提醒我们在使用现有重建数据时要更加谨慎,未来需要进一步完善重建方法,提高重建的准确性,从而更准确地预测未来气候变化趋势,为人类应对气候变化提供更可靠的科学依据。