《自然》:自末次盛冰期以來全球地表溫度的重建。

重建地球過去的氣候，尤其是儀器觀測前的地球氣候，是理解自然氣候變率的關鍵。地質記錄是承載地球過去氣候變化的重要證據，但其結果在空間上往往難以連續。氣候模型的不斷發展為古氣候模擬提供了重要手段，其模擬結果可以直接給出時空連續的氣候分布。但由於地質記錄和氣候模型在不同程度上的不確定性，兩者之間的比較壹直缺乏，甚至結論不壹致。古氣候模擬的先驅約翰·e·庫茨巴赫(John E. Kutzbach)曾指出，氣候研究必須將模擬與記錄緊密結合，才能更好地了解過去的氣候，預測未來的氣候變化。如何將地質記錄與模擬結果相結合，更全面地恢復地球歷史氣候，是古氣候研究領域的壹個熱點。在最近的研究中，美國華盛頓大學大氣科學系的學者基於現代數值天氣預報中的數據同化技術，對地質記錄(樹木年輪、冰芯、珊瑚同位素等)的模擬結果進行約束和融合。)獲得近千年以來的全球網格化古溫度序列(Hakim等，2016，Tardif等，2019)；該方法的應用在古氣候重建領域開辟了壹片新天地(Tierney et al .，2020)。

最近，美國亞利桑那大學地球科學系的Mattew B. Osman博士和Jessica E.Tierney博士，以及美國國家大氣研究中心的朱江博士和美國華盛頓大學大氣科學系的Robert Tardif和Gregory Hakim，再次使用了數據同化方法。將最近24000年(24 ka)以來的500多組SST重建序列與17組氧同位素耦合模式檢驗結果相結合，獲得了全球第壹套高時間分辨率(200年)的溫度再分析場(LGMR)，為理解末次冰期以來氣候變化對外力的響應提供了重要依據。

奧斯曼等人的研究結果表明，從24 ka到17 ka，地球壹直處於冷冰期；從16.9 ka開始，全球融冰期突然建立，全球氣溫迅速上升；千年尺度的新仙女木冷事件(12.8 ka-11.7 ka)後，地球氣候進入向現代間冰期的最終過渡階段。全新世早中期至工業革命時期，全球變暖有所減緩，但仍維持0.5的顯著弱變暖(圖1)。奧斯曼等人認為，24 ka以來的氣候變化主要可歸結為兩個方面:1)冰蓋和溫室氣體變化引起的輻射強迫；2)太陽輻射的季節變化與大西洋經圈環流的變化相疊加。Osman等人基於其重建溫度序列的結果進壹步指出，與過去24 ka的歷史氣候相比，現代氣候變暖的速度和程度都是超乎尋常的，這與IPCC的第六次評估報告相呼應。

與現有地質記錄的重建相比，Osman等人重建結果的主要差異在於全新世早中期至前工業革命時期(圖2)。基於海洋和陸地記錄重建的溫度序列均顯示，全新世早中期(7 ka)至工業革命前，全球地表溫度呈下降趨勢(圖2:紅色曲線；馬科特等人，2013；考夫曼等人，2020年)；Osman等人的重建與瞬態模擬跡線的結果壹致(圖2:藍色曲線；劉等，2009)，呈現緩慢升溫狀態。作者給出的解釋是地質記錄點的空間分布不均勻，導致全球平均計算出現偏差。值得註意的是，Osman等人重建結果的可靠性也存在壹些挑戰，首先同化結果都是基於iCESM1.2/1.3的單壹模式。雖然作者使用了不同的驗證方法來強調結果的可靠性，但這確實需要更多的模型工作來驗證。此外，Osman等人的工作只是整合了SST重建數據，而沒有加入陸地重建數據，勢必會對現有結果產生壹定的影響，這也是今後研究工作中可以進壹步探索的方向。

總之，Osman等人的工作是地質記錄與模擬相結合的成功範例，不僅為人們研究24 ka以來的氣候變化提供了重要依據，也為古氣候學家在更深的時間重建地球氣候提供了新思路。

主要參考(上下滑動查看)

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