【前沿報導】Nature Geoscience：全球過去2000年年平均溫度序列多指標集成
過去百年增溫（現代暖期）是歷史的重複還是前所未有？這個問題一直以來是古氣候定量化研究的重點和難點。回答該問題的可能途徑是：利用氣候代用記錄定量化重建古溫度變化序列，釐定現代暖期的位置。
早在1999年，美國學者Mann、Bradley和Hughes在Geophysical Research Letters發表了過去千年的北半球溫度序列（Mann et al., 1999），顯示20世紀可能是過去千年最暖的時期，其序列形狀是19世紀之前平坦，20世紀突然躍升，故稱為「曲棍球桿」（Hockey Stick）曲線。該序列被2001年聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第三次報告引用和廣泛傳播，用於證明20世紀全球增溫幅度是過去千年以來前所未有的，但這也遭到氣候懷疑論者的猛烈抨擊，引發了美國國會和美國國家科學院的調查。有些批評是合理的，例如該工作過度依賴於少數樹木年輪標準化寬度年表，導致溫度集成序列低估了溫度的低頻變化；另一方面，由於代用記錄本身響應氣候變化的信噪比較小，導致不同統計集成方法所得結果的差異明顯。
在隨後的20年裡，古氣候學界從數據和方法兩個方面努力提高過去2000年全球氣候重建的可信度，其中一個特別活躍的科學家群體是古全球變化（PAGES）的過去2000年古全球變化研究網絡（PAGES2k network）。該組織成立了9個區域工作組，目的是收集和整理最新的區域氣候代用記錄，進行過去2000年溫度和降水集成，並與氣候模擬結果對比分析，揭示其機理過程。
以亞洲工作組（Asia2k）第一階段（2008-2014）為例，國內學者中科院地理資源與環境研究所邵雪梅研究員、中科院地質與地球物理研究所儲國強研究員、許晨曦副研究員、中科院西雙版納熱帶植物園範澤鑫研究員等和亞洲其他國家的學者貢獻了各自珍貴的原始代用記錄，在此基礎上成立了兩個氣候集成小組，分別完成了基於單一樹輪年表的溫度空間格局集成和多指標溫度空間格局集成工作。通過9個區域工作組的共同努力，2013年PAGES2k聯盟集成了七個大陸區域溫度變化序列(PAGES2k Consortium，2013)。
在此基礎上，PAGES2k開展了區域溫度數據和模擬對比分析工作，隨後公開了過去2000年最大的古溫度代用記錄數據集(PAGES2k Consortium，2017)。基於此數據集，由瑞士古氣候科學家Raphael Neukom牽頭，來自8個國家19位古氣候科學家共同參與重建了過去2000年全球平均溫度變化（PAGES2k Consortium，2019；圖1)，相關成果近日發布於Nature Geoscience，其中正則最大期望法和最優信號提取法的重建結果由中科院地質與地球物理研究所史鋒副研究員提供。
圖1 過去2000年全球年平均溫度序列（改自PAGES2k Consortium，2019）
文章通過使用同一氣候代用記錄數據集，利用7種不同的統計方法進行重建，發現7個重建結果的多年代際溫度變化一致，說明這一多年代際年平均溫度變化並不依賴於方法的選擇。同時與國際耦合模式比較計劃第 5 階段（CMIP5）多個氣候模式模擬溫度對比發現，兩者的多年代際變化也非常類似（圖2），指出現在模式在相同外強迫的作用下，可以得到與「觀測」溫度相一致的多年代際變化特徵，增強了利用模式進行未來氣候預估的可信度。進一步分析其變化機理，揭示出過去2000年全球年平均溫度多年代際變化的主導因子可能是火山活動。而這種從重建和模擬結果中提取共同信號，並解釋信號的物理意義和機理，可能是過去2000年氣候變化研究中新的增長點。
圖2 過去2000年全球多年代際溫度變化重建和模擬以及與火山活動的對比圖（改自PAGES2k Consortium，2019）
附：文章重建結果的數據下載以及進一步的信息，可參考古全球變化（PAGES）網頁。
主要參考文獻
1.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.
2.PAGES2k Consortium. Continental-scale temperature variability during the past two millennia[J]. Nature Geoscience, 2013, 6: 339-346.
3.PAGES2k Consortium. A global multiproxy database for temperature reconstructions of the Common Era[J]. Scientific Data, 2017, 4: 170088.
4.PAGES2k Consortium. Consistent multidecadal variability in global temperature reconstructions and simulations over the Common Era[J]. Nature Geoscience, 2019.
（撰稿：史鋒/新生代室）
美編：徐海潮
校對：黃志偉