在任何一个时刻,世界上成千上万的被测量的天气。在陆地、海洋和天空,数据正在收集手动和自动使用一系列技术,从不起眼的温度计的最新多英镑卫星。
多年来,这些测量提供的地球的气候的记录和它是如何变化的。
但即使气候档案——世界上最长的英格兰中部温度记录——只有可以追溯到1659年。这是一个纯粹的快照时间考虑到几十万年,人类在地球上。
幸运的是,地球一直保持自己的记录。藏在各种各样的不可思议的地方——从贝壳和钟乳石花粉和海豹毛皮,自然世界记录气候的涨落数百万年。
这就是所谓的“代理数据”——间接记录气候印在生物圈的不同部分。
以同样的方式,“史前”与时间写历史,代理数据提供了一个洞察气候之前专门记录。它形成一个基本研究过去气候的一部分,被称为“古气候学”,同时也有助于中国科学家对未来的气候会改变。
在这个深度问答,碳简要探讨了什么是代理数据,必威手机官网不同类型,科学家把气候数据,他们可以告诉我们关于地球的气候在过去,现在和未来。
此外,碳短暂我们制作了一个必威手机官网交互式的地图国家海洋和大气管理局(NOAA)归档的超过10000代理数据集。
1714年,德国物理学家丹尼尔·加布里埃尔华氏温度被认为是什么发明的第一个例子的现代温度计。它封闭的水银玻璃管和标准化规模运行了。十年后,他将加入温标,是以他的名字命名的。(瑞典天文学家安德斯摄氏不会设计他的替代另一个二十年。)
温度计,连同其他乐器等气压计测量空气压力和湿度计湿度,后来成为一个正式的气象站的关键部分。这些电台——屏蔽的百叶窗后面史蒂文森的屏幕——第一次被安装在欧洲和美国在1800年代,和世界各地的传播在整个世纪。
19世纪中期,有足够的气象站和足够的观察被记录在陆地上,海——产生一个可靠的全球温度的测量。的全球温度的最长纪录- - - - - -产生共同由英国气象局哈德利中心和东英吉利大学的气候研究中心——开始于1850年。其他人,比如由美国国家航空航天局和国家海洋和大气管理局(NOAA)开始于1880年。
这意味着科学家们一个健壮的全球气温如何变化在过去的一个半世纪,左右。当然,地球比这大得多。进一步回顾——没有仪器直到最近的地方——科学家们需要把眼睛直接观察之外,间接证据表明,至今仍被关在各种形式在地球上。这是“代理”数据。
“代理”这个词通常被定义为一个中介或替代(通常是指一个人有权投票或代表别人说话。代理数据,因此,信息代替直接观察地球的气候。
“气候代理是我们用来重建过去气候上的变化相关因素,如温度、降水、二氧化碳水平——或者其他感兴趣的,”解释道保罗·皮尔森教授地球和海洋科学学院biwei6868卡迪夫大学。他告诉碳简要:必威手机官网
因此,科学家寻找方法,气候环境中“留下了马克”,说博士Maisa罗哈斯在地球物理系副教授智利大学和一个作者古气候章(pdf)政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告(AR5)。她告诉碳简要:必威手机官网
这些线索散布在地球过去的气候,从巨大的冰盖层和底部的沉积物湖泊年轮的树木生长和高耸的石笋在山洞里。(见后面的一节更多的不同来源的代理数据。)
这个信息让科学家们“研究气候在过去的几百年,几千年,因此,进一步在时间比单独使用仪器气候数据”,解释道瓦莱丽Trouet教授,教授树木年轮研究实验室在亚利桑那大学的作者树的故事一本关于只好。她补充道:
气候的方式可以在地球表面印记一直观察到。例如,在15世纪,意大利艺术家和发明家达芬奇记录只好——同心圆的厚度发现穿过树的主干——随降雨。
树木年轮约会的学科——被称为“树木年代学”——后来开创了由美国天文学家一个E道格拉斯在20世纪早期。他的研究试图连接太阳黑子周期的模式和气候波动和树木年轮模式。最早从这个工作,道格拉斯的实验室发现了树木年轮研究上面提到的。
另一个代理具有悠久历史”的氧同位素组成方解石在海洋生物壳”,皮尔森说:
尤里表明这些壳的化学成分(请参阅下一节更多的同位素)根据水的温度变化。提取这些信息,从而提供气候信息,当生物还活着——数百万年前。
尤里将他的发现描述为“突然发现自己与一个地质温度计在我手中”,皮尔森解释道。
从南极洲的冰盖和大西洋的海底,北方森林的欧洲和东南亚的珊瑚,代理数据发现地球的陆地和海洋。
美国国家海洋和大气管理局的存档超过10000代理数据集涉及十多个类别。许可,碳短暂映射这个数据。必威手机官网
使用左边的传说中的类别选择一个特定的代理或档案类型,右手边的按钮来放大和缩小。点击单个数据点周期覆盖的数据将显示,该网站名称和链接NOAA的参考网页进一步信息。
代理数据可以提供见解在一系列climate-relevant变化。这些包括突发事件——如火山喷发或洪水循序渐进,长期趋势——比如气候变暖和变冷,干旱,海平面变化,气旋模式,季风季节,波动的大气中的二氧化碳或冰原变薄。
代理一般分为三个类别之一——物理,生物或化学-皮尔森教授解释道:
这些不同类型的代理已经被古气候的数组”档案”,如沉积物、冰芯和溶洞。这些“媒体(代理)数据被记录在“,解释道Allison Cluett的博士生纽约州立大学布法罗分校。
例如,Cluett叶蜡(代理)的研究分析海洋沉积物(存档)重建格陵兰南部的气候。
每种类型的代理反映变化条件,但它们并不是简单地捕获温度或降雨或其他单变量。相反,他们常常反映出几种的组合。因此,古气候学领域涉及“解开”特定的气候信息,罗哈斯博士说。
只好,提供生物记录树如何添加新层的木头。每个环由一个光明与黑暗部分——苍白的部分代表春天和初夏的快速增长和黑暗的部分表明夏末和秋季的增长放缓。综上所述,每个环表示一年的树的生命。
科学家可以“核心“树提取通过树干横截面。这使他们没有破坏树来分析其环。
树木生长的速度可以“对降水和温度,将取决于树和它所在”,罗哈斯解释道。环将更广泛的在温暖、潮湿的年树在哪里得到足够的阳光和雨水来支持增长,和戒指将窄在干旱或者树受到害虫、疾病或火灾。
因此,科学家绘制出气候的工作代理提供的数据信息。只好的,这首先涉及“cross-dating“环之间的许多树来确定正确的为每一个环。
然后,使用记录当地的气象数据,科学家们可以调整环与观察到的气候记录。简单的关系可以用一个简单的校准方程,但是科学家使用模型对那些更为复杂。
如果两个数据源,可以使用只好将进一步回-观察记录开始前分析气候在树的一生。(见后面的一节更多关于校准代理数据。)
树木年轮记录可以回去很长一段路,Trouet教授指出:
有微妙的位置最适合特定的分析,解释了Trouet:
当然,还有其他的并发症。环是最著名的在树上,体验清晰定义的季节。这意味着“树在情理之中更适应热带地区的气候比树”,罗哈斯说:
相比之下,热带树木对树木年代学是更多的挑战,尽管一些物种仍然形成年度戒指。
这在上面的图中可以看到,大多数的树木年轮数据来自北半球的温带和寒带森林。树木年轮数据是不可能的在热带地区,增加了Trouet——有成百上千的记录,有“绝对的潜力更多”。
移动到化学代理,就是一个例子同位素。这提供了一个机会来谈论的一个最著名的古气候类型档案——冰核。
这些圆柱体的冰钻出的冰原和冰川,并可以运行几公里。地球的冰原和冰川正在建立从降雪数千年,与每一层——随着时间的推移,压实捕获微小气泡。在冰的截面从而提供这些气泡在世纪的时间表。
气泡是微小的大气样本通过冰盖和冰川的生活。
当科学家们可以直接分析泡沫确定大气的化妆品在遥远的过去,他们还包含一个代理评估过去的温度——氧同位素”18 o”。
同位素是同一元素的形式是相同的除了一个不同的数字中子在原子的原子核。最丰富的氧同位素16 o有8个中子,给它一个总体相对原子质量16中子(8 + 8质子)。
18 o有一个额外的两个中子,18岁的相对原子质量。因此,18 o原子非常比16 o略重。这个重量差异影响当水从海洋蒸发和在地球的两极,落如雪解释道罗伯特博士Mulvaney的冰川学家英国南极调查,在一篇文章中写道科学美国人:
这两个过程是温度依赖性,Mulvaney说,这意味着测量18 o在冰核可以告诉科学家们温暖的气候是如何在过去。
氧同位素研究,很大程度上它涉及海洋沉积物——“基本是20世纪科学的重大发现biwei6868冰河时代节奏的地球轨道偏心率的变量轴向倾斜和进动”,皮尔森说。
这些轨道变量——被称为“米兰科维奇旋回“塞尔维亚之后科学家Milutin米兰柯维奇发达的理论——描述一组地球的位置相对于太阳的变化会引发两个冰河时代的开始和结束。
最后,对于最后的三个类别,一个物理代理海洋和湖泊沉积物。
每年有数十亿吨的沉积物被冲到世界各地的湖泊和海洋。这些沉积物建立随着时间的推移,加上层层随着每一年时光的流逝。钻井核心穿过海洋或湖泊的床,因此,提供一个时间表的沉积物,因此,气候——已经改变了。
的大小、形状、结构、色彩这些沉积物都能提供线索的气候。例如,解释了美国地质调查局网站:
但沉积物也为其他代理一个非常重要的档案。一起埋层沉积物的各种各样的化石,科学家可以分析。”有孔虫”是一个典型的例子,解释了皮尔森:
有孔虫从碳酸钙构建壳从海水中提取。同位素分析可以揭示了海洋的状况,因此,气候——当这些生物还活着。
硅藻是另一个微体化石——这与二氧化硅外壳。虽然有孔虫限制海洋和海岸环境,还发现在内陆湖泊硅藻。湖泊沉积物是一个重建历史干旱的关键自然存档硅藻它们包含已经被使用,例如,拼凑美国中西部地区的极端干旱的记录。
叶蜡海洋沉积物中发现的气候也是一个有用的代理,Cluett补充道:
同位素分析叶片蜡”提供类似陆地气候记录的测量水稳定同位素在冰核”,Cluett指出。这种方法被使用,例如,重建降雨模式“绿色撒哈拉”时期约11000 - 5000年前,当该地区的支持多样的植被,永久的湖泊和人群。
代理数据积累自然,其记录可以扩展到介质存在。所以在冰核同位素,例如,只要冰盖和冰川已经到位。海洋沉积记录可以是数百万年漫长,一路回白垩纪100年前的恐龙时代。这反映了海底的事实已经存在了很多超过树木,珊瑚甚至冰原。
探测地球历史上的最古老的部分,古必须使用岩层,解释道杰西卡·蒂尔尼博士亚利桑那大学的副教授和一个第一作者政府间气候变化专门委员会的第六个评估报告。她告诉碳简要:必威手机官网
岩化的过程是沉积物压实压力下形成坚固的岩石。这些可能会“露头”自然景观,Tierney说,或科学家可能会钻到他们的核心。她补充道:
而潜在的记录很长,从海洋沉积物采样间隔,可以更有限。数据可能只能显示气候变化从一个世纪,而只好和石笋的数据,例如,可以显示从一年到下一个变化。(有关更多信息,请参见下面的部分在不同类型的代理和档案)。
代理数据可以帮助提供一个洞察人类的方式应对环境的变化。例如,一个biwei6868科学的进步从今年早些时候使用花粉和木炭数据从17沉积物-随着考古调查显示居民锡利群岛的英格兰西南的适应海平面变化在青铜时代大约4 - 5000年前。
最后,值得强调的是另一种形式的古气候档案——历史文献。这些可以是日记,航海日志、照片和即使绘画直接和间接的气候信息。
例如,英语从中世纪采邑的账户——农村房地产金融和农业记录提供详细信息的收成和牛奶产量。科学家们利用这些记录拼凑干旱的记录几百年前,英国。
下表总结了关键气候档案代理,他们提供的数据和典型的间隔和时间跨度覆盖。
| 代理归档 | 类型的测量 | 典型的间隔 | 典型的时间跨度 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| 水井 | 温度 | 世纪 | 数百年 | 水井狭窄深井地球,通常提取水或油等物质。以热表面垂直缓慢地扩散到地球,通过borehold采取了不同深度的温度读数可以显示过去的表面温度。虽然钻孔测量是直接,它们被列为一个代理,因为他们是用来间接测量温度。 |
| 珊瑚和海绵 | 同位素,化学性质,增长率 | 一年 | 世纪 | 珊瑚构建他们的硬骨碳酸钙他们从海水中提取。这些骨骼的密度变化从一季到下一季,每年与海洋温度的波动、水清晰和有效养分。这些变化显示在树木年轮类似。科学家拿小珊瑚样本分析这些戒指,有时需要x射线来识别。同位素分析中包含的氧原子的骨骼也能信号变量如海洋温度的变化。虽然海绵不构建坚硬的外骨骼像珊瑚,他们增长将碳酸钙或二氧化硅层,也产生了年轮。 |
| 冰川 | 冰川的程度 | 一年 | 数百年 | 高山冰川生长和撤退的气候条件,所以记录的长度可以作为气候代理。的形式记录——测量、照片和绘画——通常回去几百年。碳测定年代的植物和其他有机材料所揭示的冰川退缩的冰川也可以表示过去的程度。 |
| 历史文献 | 历史 | 小时一天 | 数百年 | 直接和间接的气候信息可以从历史文献中收集到的。这些包括账户的天气在报纸、船舶日志、个人日记和教堂的记录,同时记录收获日期——葡萄和其他农作物,例如——也可以表示过去的气候条件。照片、地图、图表和绘画都是数据的来源。 |
| 冰核 | 同位素、灰尘、堆积速率,温室气体浓度 | 一年 | 成千上万年 | 冰盖和冰川形成的积累和压实的雪在数千年。钻孔穿过冰的层来检索一个“核心”提供了一个十字架部分的积累,因此雪构建长诚的时间表。冰中包含的信息包括灰尘从火山喷发,提供样品过去的大气层的气泡,过去气候的同位素,提供证据。 |
| 湖泊沉积物 | 物理和化学性质、贝壳、花粉、昆虫、分子化石、同位素 | 几十年几百年 | 数百万年 | 沉积物被冲到湖泊和通过时间积累。像海洋沉积物,湖泊沉积物提供各种各样的气候代理。碳和氢同位素分析的分子化石像叶蜡(来自植物的叶子上保护层)可以用来推断景观和水循环的变化。昆虫的化石可以用来推断过去的气候。花粉粒从开花植物在湖泊沉积物保存,并且可以用来推断植被和气候的变化。在湖泊沉积物的木炭可以用来推断火灾频率和强度的变化。 |
| 黄土 | 灰尘积累、理化性质、分子化石 | 几百年几千年 | 数百万年 | 形成、交通和沉积的风积淤泥——被称为“黄土”和“风成尘埃”——气候变化密切相关。大灰尘存款记录在干旱期——例如,当大部分的土地在冰期冰盖和冰川覆盖着。灰尘沉积在陆地上可以达到数十或数百米厚。 |
| 海洋沉积物中 | 物理和化学性质、贝壳、花粉、分子化石、同位素 | 几百年几千年 | 数千万年 | 看到每年数十亿吨的沉积物堆积床的海洋和海洋世界各地。这些沉积物捕捉微小的线索的气候——包括化石的时候,如有孔虫壳,和分子化石,如叶蜡。同位素分析,这些线索可以揭示有关气候的信息。沉积物本身的属性——如它的大小、形状、结构、色彩——也可以改变气候。 |
| 包鼠的贝冢 | 花粉、昆虫、植物残骸,骨头,牙齿,同位素 | 几十年 | 成千上万年 | 包鼠,也称为woodrats,构建碎片会随着时间的推移可以结晶尿,几千年来保护内容。这些“贝冢”含有残余的植物、骨头、牙齿、昆虫、贝壳和种子,可以约会和同位素分析的内容,提供气候信息。 |
| 岩石露头 | 物理和化学性质、贝壳、花粉、昆虫、牙齿、植物化石,分子化石、同位素 | 几千年 | 数亿年 | 古代沉积岩提供最古老的地球气候的档案。与海洋和湖泊沉积物、许多不同的代理可以测量。的化石植物提供了一个机会来重建二氧化碳水平,通过分析他们的气孔。哺乳动物化石的牙齿的形状和条件可以提供信息过去的气候条件。例如,磨损表面食草动物的牙齿可以表明植被——因此,气候——过去的。 |
| 海豹毛皮 | 同位素 | 几十年 | 几百年几千年 | 海豹的毛皮/皮肤已经使用了几千年的温暖和防水服装和鞋类。这些皮含有同位素的元素,比如碳和氮积累的海豹从他们消耗的猎物。不同的同位素的浓度,因此,表明过去食物链的结构,因此,当时的环境条件。 |
| 汪教授 | 同位素,化学性质 | 几十年几百年 | 成千上万年 | 汪是洞穴,如钟乳石洞穴天花板上悬挂()和石笋(从地板上升)。他们建立的形成矿床——主要是碳酸钙——由地下水渗透岩石。同位素和微量元素的变化可以用于确定过去的气候。 |
| 树的年轮 | 环宽度、木材密度、同位素 | 一年 | 数千年的 | 树的年增长率通常是记录在通过主干环。每个环都有光部分(在春天或初夏快速增长)和一个黑暗的一部分(在夏季/秋季末增长缓慢)每年的增长。增长的数量,因此,戒指的宽度——反映出当时的气候条件。例如,树木往往增长速度在温暖,潮湿的条件,在寒冷和干燥慢。树可以“空心”来删除一个小十字节的树干为了访问戒指没有破坏树。同位素在木材还可以分析provde气候信息。 |
类型的测量:温度
典型的间隔:世纪
典型的时间跨度:数百年
描述:水井狭窄深井地球,通常提取水或油等物质。以热表面垂直缓慢地扩散到地球,通过borehold采取了不同深度的温度读数可以显示过去的表面温度。虽然钻孔测量是直接,它们被列为一个代理,因为他们是用来间接测量温度。
类型的测量:同位素,化学性质,增长率
典型的间隔时间:一年
典型的时间跨度:世纪
描述:珊瑚构建他们的硬骨碳酸钙他们从海水中提取。这些骨骼的密度变化从一季到下一季,每年与海洋温度的波动、水清晰和有效养分。这些变化显示在树木年轮类似。科学家拿小珊瑚样本分析这些戒指,有时需要x射线来识别。同位素分析中包含的氧原子的骨骼也能信号变量如海洋温度的变化。虽然海绵不构建坚硬的外骨骼像珊瑚,他们增长将碳酸钙或二氧化硅层,也产生了年轮。
类型的测量:冰川
典型的间隔时间:一年
典型的时间跨度:数百年
描述:高山冰川生长和撤退的气候条件,所以记录的长度可以作为气候代理。的形式记录——测量、照片和绘画——通常回去几百年。碳测定年代的植物和其他有机材料所揭示的冰川退缩的冰川也可以表示过去的程度。
类型的测量:历史
典型的间隔:小时一天
典型的时间跨度:数百年
描述:直接和间接的气候信息可以从历史文献中收集到的。这些包括账户的天气在报纸、船舶日志、个人日记和教堂的记录,同时记录收获日期——葡萄和其他农作物,例如——也可以表示过去的气候条件。照片、地图、图表和绘画都是数据的来源。
类型的测量:同位素、灰尘、堆积速率,温室气体浓度
典型的间隔时间:一年
典型的时间跨度:成千上万年
描述:冰盖和冰川形成的积累和压实的雪在数千年。钻孔穿过冰的层来检索一个“核心”提供了一个十字架部分的积累,因此雪构建长诚的时间表。冰中包含的信息包括灰尘从火山喷发,提供样品过去的大气层的气泡,过去气候的同位素,提供证据。
类型的测量:理化性质、贝壳、花粉、昆虫、分子化石、同位素
典型的间隔:几十年几百年
典型的时间跨度:数百万年
描述:沉积物通过时间冲进湖泊和积累。像海洋沉积物,湖泊沉积物提供各种各样的气候代理。碳和氢同位素分析的分子化石像叶蜡(来自植物的叶子上保护层)可以用来推断景观和水循环的变化。昆虫的化石可以用来推断过去的气候。花粉粒从开花植物在湖泊沉积物保存,并且可以用来推断植被和气候的变化。在湖泊沉积物的木炭可以用来推断火灾频率和强度的变化。
类型的测量:灰尘积累、理化性质、分子化石
典型的间隔:几百年几千年
典型的时间跨度:数百万年
描述:形成、交通和沉积的风积淤泥——被称为“黄土”和“风成尘埃”——气候变化密切相关。大灰尘存款记录在干旱期——例如,当大部分的土地在冰期冰盖和冰川覆盖着。灰尘沉积在陆地上可以达到数十或数百米厚。
类型的测量:理化性质、贝壳、花粉、分子化石、同位素
典型的间隔:几百年几千年
典型的时间跨度:数千万年
描述:每年看到数十亿吨的沉积物堆积床的海洋和海洋世界各地。这些沉积物捕捉微小的线索的气候——包括化石的时候,如有孔虫壳,和分子化石,如叶蜡。同位素分析,这些线索可以揭示有关气候的信息。沉积物本身的属性——如它的大小、形状、结构、色彩——也可以改变气候。
类型的测量:花粉、昆虫、植物残骸,骨头,牙齿,同位素
典型的间隔:几十年
典型的时间跨度:成千上万年
描述:包老鼠,也称为woodrats,构建碎片会随着时间的推移可以结晶尿,几千年来保护内容。这些“贝冢”含有残余的植物、骨头、牙齿、昆虫、贝壳和种子,可以约会和同位素分析的内容,提供气候信息。
类型的测量:理化性质、贝壳、花粉、昆虫、牙齿、植物化石,分子化石、同位素
典型的间隔:几千年
典型的时间跨度:数亿年
描述:古代沉积岩提供最古老的地球气候的档案。与海洋和湖泊沉积物、许多不同的代理可以测量。的化石植物提供了一个机会来重建二氧化碳水平,通过分析他们的气孔。哺乳动物化石的牙齿的形状和条件可以提供信息过去的气候条件。例如,磨损表面食草动物的牙齿可以表明植被——因此,气候——过去的。
类型的测量:同位素
典型的间隔:几十年
典型的时间跨度:几百年几千年
描述:海豹的毛皮/皮肤已经使用了几千年的温暖和防水服装和鞋类。这些皮含有同位素的元素,比如碳和氮积累的海豹从他们消耗的猎物。不同的同位素的浓度,因此,表明过去食物链的结构,因此,当时的环境条件。
类型的测量:同位素,化学性质
典型的间隔:几十年几百年
典型的时间跨度:成千上万年
描述:汪是洞穴,如钟乳石洞穴天花板上悬挂()和石笋(从地板上升)。他们建立的形成矿床——主要是碳酸钙——由地下水渗透岩石。同位素和微量元素的变化可以用于确定过去的气候。
类型的测量:环宽度、木材密度、同位素
典型的间隔时间:一年
典型的时间跨度:数千年
描述:树的年增长率通常是记录在通过主干环。每个环都有光部分(在春天或初夏快速增长)和一个黑暗的一部分(在夏季/秋季末增长缓慢)每年的增长。增长的数量,因此,戒指的宽度——反映出当时的气候条件。例如,树木往往增长速度在温暖,潮湿的条件,在寒冷和干燥慢。树可以“空心”来删除一个小十字节的树干为了访问戒指没有破坏树。同位素在木材还可以分析provde气候信息。
因为代理不直接测量气候变量,需要转换一个氧同位素值,树木年轮宽度或其他代理测量到一个气候变量,如温度或降雨。转换被称为“校准”,通常有两种形式。
许多最近的高分辨率代理可以“calibrated-in-time”。这就是研究人员查看代理之间的关系是什么价值观和直接观察在最近时期气候观测存在,并利用这种关系来推断值在更遥远的过去。
例如,如果树木年轮宽度密切相关,温度在1850 - 2000年期间,科学家可以利用树木年轮记录在1850年之前——说,从1500年到1850年,重建的温度。
第二种方法是“calibration-in-space”。这涉及到测量代理在现代环境空间范围宽,控制的因素,如温度,是已知的。这种技术时使用直接比较与观察记录是不可能的。
例如,不同种类的花粉可能被测量在现代湖泊沉积物跨一系列温度以产生一个校准。在某些情况下,也可以在实验室校准,通过培养生物-如有孔虫、藻类在不同温度。
然而,在某些情况下,不止一个因素可以影响代理估计。例如,树木年轮宽度可能都取决于降雨和温度的位置,和研究人员希望确保他们不误解作为一段时间的低温干旱。研究人员可能使用复杂的统计模型来区分不同的代理测量影响因素。
此外,代理和气候变量值之间的关系随着时间的推移可能不稳定。例如,如果一个气候变化使树木年轮宽度和树木生长相关rainfall-dependent比与温度有关的,代理可能不再是有用的。这已经发生在狐尾松一些记录。
一个例子是“分歧的问题”——一种趋势的一些树木年轮木材密度记录”解耦1950年之后,“从观察到的温度。而木材密度和树木年轮宽度在世界的一些地区匹配观察温度以及在1950年之前,一些——尽管不是全部——树木年轮记录未能捕获后迅速观察到的变暖。
这些事件是有问题的,然而,当研究人员已经尝试并确保类似的分歧在代理之间的关系和气候变量值没有发生在其他时期之前的观察记录。
在某些情况下,有限的历史观察前现代气候监测网络的出现可以使用提供一种过境重建基于过去其他代理记录和验证模型模拟。
正如上面所讨论的,观察到的全球气温记录只有回到1850年,在许多地区,温度记录甚至更短。其他气候记录,如地球大气层的组成、流速及流水量、飓风、火灾或太阳能输出——可能历史观测记录要短得多。
理解地球系统变化在不同方面的仪器记录的开始之前,科学家,因此,必须依靠代理测量。
代理已经帮助许多现代气候科学的发展的方法。biwei6868例如,代理记录两个温室的浓度和温度在过去的800000年里帮助科学家理解的司机——包括冰河周期二氧化碳的重要作用在这个过程中。
虽然许多研究已经检查个人代理类型和位置,如特定的珊瑚礁或洞穴,在过去的几十年里已经有了关注联合使用不同的代理,以便更好地了解区域或全球的变化。
这是很重要的,作为一个单独的位置,如南极洲可能出现更大的波动温度或其他气候变量随时间比地球作为一个整体。这些“multiproxy气候重建“研究了气温的变化,干旱、降水、海表温度,海平面,海冰和植被等因素。
例如,最近的一次自然研究了“大量地球化学代理海洋表面温度”,以重建全球气温在最近的冰河时代,被称为最后的冰川最大。然后研究人员验证结果对18 o同位素记录来自冰芯和汪教授。
最大的multiproxy重建是过去全球变化(页面)项目中,成千上万的古气候之间的合作来自125个不同的国家,早在1991年就开始了。
2019年,他们发表深入分析全球表面温度在过去的2000年里——被称为页面2 k项目。下面的图显示了他们得到的重建团队检查了所有不同的方法。黄线显示中值在所有代理重建古气候的检查,而黄色阴影部分显示了不确定性范围(2.5到97.5)的代理重建。红线显示了观察到的1850年之后,全球表面温度。
研究人员还在完整的全新世古气候重建代理生产——现代地质时代跨越过去12000年。下面的图显示了一系列的重建(灰色带)以及中值估计(黄线)的全球平均气温。
(值得注意的是,不同的方法之间存在一些分歧,全新世温度重建最近的一个纸表明全新世最高气温可能已经远远低于其他代理重建估计。)
进一步在时间重建,较低的时间分辨率他们往往。换句话说,记录从10000年前可能只代表在100年期间平均气温值或更多,而最近的代理数据往往是接近20年的平均水平。
这一定程度上限制了科学家的能力比较早些时候代理重建现代没有应用类似的长期平均温度记录,尽管研究人员已经找到了一些方法来解决这个问题。
除了了解温度和其他环境变量已经改变了过去,代理数据也给科学家暗示了它如何在未来可能会改变。代理数据提供了三种关键证据科学家们用来更好地估计的范围气候敏感性——决定了地球将来会温暖如果二氧化碳浓度增加一倍。
例如,解释丹教授水汽气候科学教授biwei6868布里斯托大学50米,“几年前,二氧化碳浓度大于今天和地球温暖。二氧化碳让我们量化前的代理和代理温度允许我们估计后者”。科学家们可以使用这些信息来估计气候敏感性。
然而,他补充说,这些估计有相当大的不确定性。这是因为“我们没有完整的地理覆盖整个地球,因为代理和气候之间的关系并不完美”。此外,“敏感”的气候(地球的温度变化,当大气中二氧化碳增加或减少)时,地球是在一个不同的国家——如冰河时代——可能不是“可靠指标”的敏感性在未来,水汽说。
代理数据可以帮助确定更改海平面,冰盖和植被在过去温暖的时期。一个例子是前面的间冰期大约125000年前——被称为艾姆间冰期可能是温暖或比今天暖和,可以提供证据如何所有这些因素可能会改变随着全球变暖。
代理通知气候科学的另一种方式是通过造型。biwei6868代理可以帮助评估记录气候模型。科学家运行”追算“模拟模型来看看他们重现过去的气候和代理数据需要测试的气候遥远的过去。
这有两方面的好处,水汽解释道:
水汽导致国际建模项目DeepMIP(长的时间跨度模型相互比较项目)。项目是在承认这一事实气候模型通常是评估对地球的最近的过去,而全球气温可能会前往几千万年所未见的水平(“深层次”),他解释说。
DeepMIP使用代理数据评估模型和了解过去的气候系统,水汽说,“特别是super-warm始新世早期气候适宜期(EECO ~ 50 m年前)和Paleocene-Eocene热最大(古~ 55 m年前)”。
上面的部分突出,识别的过程中,提取、解释和校准代理数据生产气候记录一点也不简单。这样复杂的技术,因此,有其缺陷和局限性。
代理数据,根据定义,间接,Cluett说。所以当代理是记录环境的变化,科学家需要考虑当地条件和任何可能使用的更广泛的影响。
在局部范围内,例如,“代理和他们之间的关系在不同的系统环境可能不同,所以理解系统在准确地解释代理数据是至关重要的”,她说。
例如,皮尔森指出,同位素的总量在世界海洋可能随时间改变。这个会影响个体的分析记录,他解释说:
并不是所有的代理记录都是同等的,指出贾斯汀·马丁博士的生态学家美国地质调查局。理想记录通常是“长,足够高分辨率的准确日期和提供有用的信息”,他告诉碳短暂。必威手机官网然而,这并不总是得到什么科学家,他说:
和所有代理”受到变幻莫测的保护的一种方式或另一个”,皮尔森补充道。
与历史文件,例如,旧记录通常不那么有用。一本关于温度的重建美国国家研究委员会指出,有“天气记录保存在爱尔兰和挪威年报回到中间的第一年广告”,但是他说“他们的约会是不精确的,天气和气候的描述往往被夸大了”。
所有这些并发症意味着“可能有相当大的误差,不仅来自我们的分析精度,而且如何校准代理或者感兴趣的目标变量”,皮尔森说。他补充说:
这些障碍也使古气候“有点发狂科学时代”,皮尔森指出,“某些知识过去非常困难”。biwei6868尽管如此,他说:
