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重建地球过去的气候，特别是针对仪器观测之前的地球气候，是了解自然气候变率的关键。地质记录是承载地球过去气候变化的重要证据，但其呈现的结果往往在空间上很难连续，气候模式的不断发展为古气候模拟提供了重要手段，其模拟结果可直接给出时空连续的气候分布。然而由于地质记录与气候模式各自存在不同程度的不确定性，导致二者之间的对比一直乏善可陈，甚至结论相左。古气候模拟先驱John E. Kutzbach曾指出气候研究必须将模拟与记录紧密结合才能更好地理解过去气候及预测未来气候变化。如何将地质记录与模拟结果结合，使其更全面地还原地球 历史 气候是当今古气候研究领域的一个热点。在最近的研究中，美国华盛顿大学大气科学系学者们基于现代数值天气预报中的资料同化技术将地质记录（树轮、冰芯、珊瑚同位素等）约束、融和模拟结果获得了过去千年以来的全球网格化的古气温序列（Hakim et al., 2016，Tardif et al., 2019）；这一方法的应用开辟了古气候重建领域的新天地（Tierney et al.,2020）。

近日，来自美国亚利桑那大学地球科学系团队Mattew B. Osman博士、Jessica 博士等联合美国国家大气研究中心Zhu Jiang博士及美国华盛顿大学大气科学系团队Robert Tardif、Gregory Hakim等学者再次利用资料同化方法，将过去24000年（24 ka）以来的500多组海温重建序列与17组氧同位素耦合模型试验结果相融合，获得了首套高时间分辨率（200年）的末次冰盛期以来的全球网格化分布的气温再分析场(LGMR)，为理解末次冰盛期以来气候变化响应外部强迫提供了重要依据。

Osman等的结果显示从24 ka至17 ka左右，地球一直处在寒冷的冰期状态；从 ka开始，全球范围的冰消期突然建立，全球气温快速回升；在经历千年尺度的新仙女木冷事件后（ ka），地球气候进入了向现代间冰期的最后过渡阶段，从早中全新世开始至工业革命前，全球增温幅度放缓，但仍保持 的显著弱增温（图1）。Osman等认为，24 ka以来的气候变化可主要归因于两个方面：1) 冰盖及温室气体变化导致的辐射强迫；2）大西洋经圈翻转环流变化叠加太阳辐射的季节性变化。基于其重建的气温序列结果，Osman等进一步指出，与过去24 ka地球 历史 气候相比，现代气候变暖的速度和幅度都是非同寻常的，这与IPCC第六次评估报告相呼应。

与已有的地质记录重建相比，Osman等重建结果的主要差异体现在早中全新世至工业革命前这一时期（图2）。基于海洋及陆地记录重建的气温序列均显示，从早中全新世开始（7 ka）至工业革命前，全球地表气温呈现逐渐下降的趋势（图2红色曲线；Marcott et al., 2013; Kaufmann et al., 2020）；而Osman等的重建则与瞬变模拟TraCE的结果较为一致(图2蓝色曲线；Liu et al.,2009)，呈现缓慢增温的状态。作者给出的解释是因为地质记录点位空间分布不均匀，导致全球平均计算存在偏差。值得注意的是，Osman等的重建结果的可靠性也存在一些挑战。首先,该套同化结果均是基于单一的模式，虽然作者用了不同验证方法来强调结果的可靠性，但这的确需要后期更多的模式工作进行验证；此外，Osman等的工作只融合了海温重建资料信息，并未加入陆地的重建资料，这势必会对现有的结果造成一定的影响，这也是未来研究工作中可以继续探讨的方向。

总而言之，Osman等的工作是地质记录与模拟结合的成功典范，它不仅为人们研究24 ka以来的气候变化提供了重要依据，也为古气候学者重建更深时的地球气候提供了新思路。

主要参考文献（上下滑动查看）

Hakim G J, Emile‐Geay J, Steig E J, et al. The last millennium climate reanalysis project: Framework and first results[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2016, 121(12): 6745-6764.

Kaufman D, McKay N, Routson C, et al. Holocene global mean surface temperature, a multi-method reconstruction approach[J]. Scientific Data, 2020, 7(1): 1-13.

Liu Z, Otto-Bliesner B L, He F, et al. Transient simulation of last deglaciation with a new mechanism for Bolling-Allerod warming[J]. Science, 2009, 325(5938): 310-314.

Marcott S A, Shakun J D, Clark P U, et al. A reconstruction of regional and global temperature for the past 11,300 years[J]. Science, 2013, 339(6124): 1198-1201.

Osman M B, Tierney J E, Zhu J, et al. Globally resolved surface temperatures since the Last Glacial Maximum[J]. Nature, 2021, 599: 239-244.（原文链接）

Tardif R, Hakim G J, Perkins W A, et al. Last Millennium Reanalysis with an expanded proxy database and seasonal proxy modeling[J]. Climate of the Past, 2019, 15(4): 1251-1273.

Tierney J E, Zhu J, King J, et al. Glacial cooling and climate sensitivity revisited[J]. Nature, 2020, 584(7822): 569-573.

[编辑本段]什么是全球变暖全球变暖指的是在一段时间中，地球的大气和海洋温度上升的现象，主要是指人为因素造成的温度上升。原因很可能是由于温室气体排放过多造成。全球气候变暖是一种“自然现象”。由于人们焚烧化石矿物以生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体，由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。近100多年来，全球平均气温经历了冷－暖－冷－暖两次波动，总的看为上升趋势。进入八十年代后，全球气温明显上升。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。[编辑本段]全球气候变暖的背景全球变暖是指全球气温升高。近100多年来，全球平均气温经历了冷－暖－冷－暖两次波动，总的看为上升趋势。进入八十年代后，全球气温明显上升。1981～1990年全球平均气温比100年前上升了℃。导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。出现全球变暖趋势的具体原因是，人们焚烧化石矿物以生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳进入了地球的大气层。政府间气候变化问题小组根据气候模型预测，到2100年为止，全球气温估计将上升大约摄氏度(华氏度)。根据这一预测，全球气温将出现过去10,000年中从未有过的巨大变化，从而给全球环境带来潜在的重大影响。为了阻止全球变暖趋势，1992年联合国专门制订了《联合国气候变化框架公约》，该公约于同年在巴西城市里约热内卢签署生效。依据该公约，发达国家同意在2000年之前将他们释放到大气层的二氧化碳及其它“温室气体”的排放量降至1990年时的水平。另外，这些每年的二氧化碳合计排放量占到全球二氧化碳总排放量60%的国家还同意将相关技术和信息转让给发展中国家。发达国家转让给发展中国家的这些技术和信息有助于后者积极应对气候变化带来的各种挑战。截止2004年5月，已有189个国家正式批准了上述公约。[编辑本段]全球变暖的历史与预测全球变暖是真实的，而且正在进行！主流科学界一致对全球变暖是越来越清楚了，每天在改变我们的气候都是真实的，他们也正在进行中。在20世纪末年初以来，表面平均温度的地球增加了约（摄氏度）。在过去的40年中，气温上升约（摄氏度）。在过去400-600年，全球变暖，在20世纪是更超过历史上任何一个时间，7分之10的年，在20世纪发生在20世纪90年代，由于其中一个最强劲的下午1998是最热的一年，因为可靠的温度测量开始的。此外，变化，在自然环境支持的事实，即地球正在变暖;山区giaciers也在逐渐消退;在过去四十年里，北极冰厚度已经下跌了大约40％;全球海平面上升了约快三倍超过了过去的100年相比在以前的3000年里有越来越多的研究显示，植物和动物改变其范围和行为回应气候。根据仪器记录，相对于1860年至1900年期间，全球陆地与海洋温度上升了摄氏度。自1979年，陆地温度上升速度比海洋温度快一倍（陆地温度上升了摄氏度，而海洋温度上升了摄氏度）。根据卫星温度探测，对流层的温度每十年上升摄氏度至度。在1850年前的一两千年，虽然曾经出现中世纪温暖时期与小冰河时期，但是大众相信全球温度是相对稳定的。根据美国国家航空航天局戈达德太空研究所的研究报告估计，自1800年代有测量仪器广泛地应用开始，2005年是最温暖的年份，比1998年的记录高了摄氏百分之几度。世界气象组织和英国气候研究单位也有类似的估计，曾经预计2005年是仅次于1998年第二温暖的年份。在人类近代历史才有一些温度记录。这些记录都来自不同的地方，精确度和可靠性都不尽相同。在1860年才有类似全球温度仪器记录，相信当年的记录很少受到城市热岛效应的影响。从最近的千禧年内的多方记录所展示的长远展望，在过去1000年的温度记录中可以看到有关的讨论及其中的差异。最近50年的气候转变的过程是十分清晰，全赖详细的温度记录。到了1979年，人类更开始利用卫星温度测量来量度对流层的温度。在2000年后，各地的高温记录经常被打破。譬如：2003年8月11日，瑞士格罗诺镇录得摄氏度，破139年来的记录。同年，8月10日，英国伦敦的温度达到摄氏，破了1990年的记录。同期，巴黎南部晚上测得最低温度为摄氏度，破了1873年以来的记录。8月7日夜间，德国也打破了百年最高气温记录。在2003年夏天，台北、上海、杭州、武汉、福州都破了当地高温记录，而中国浙江省更快速地屡破高温记录，67个气象站中40个都刷新记录。2004年7月，广州的罕见高温打破了五十三年来的记录。2005年7月，美国有两百个城市都创下历史性高温记录。2006年8月16日，重庆最高气温高达43度。台湾宜兰在2006年7月8日温度高达度，破了1997年的记录。2006年11月11日是香港整个十一月最热的一日，最高气温高达度，比1961年至1990年的平均最高温度还要高。

全球气候变暖带来的5大影响。气温：全球气温将升高。从现在起到本世纪末，人类将面临史无前例的气温上升。就本世纪而言，较乐观的预测是全球气温将升高摄氏度，最悲观的设想则认为，全球气温将上升近6摄氏度。海洋：海平面将升高。在本世纪内，海平面将可能升高20厘米至80厘米。原因是气候变暖导致海水膨胀，冰川和海上浮冰层融化(北极浮冰层厚度50年来减薄了40%)。在格陵兰，自1988年以来，冰川融化速度加快，已提高了2倍。极端现象：将对未来造成损失。近几年来，极端气候现象增多。大多数专家认为，在今后50年内，法国每2年就会出现一次2003年那样的酷热(当年造成万人死亡)。干旱将给农业造成严重影响(气温升高2摄氏度将可能使农业减产30%)。在欧洲南部，降雨量将明显减少。疾病：人类将首当其冲。据绿色和平组织说，到2050年，疟疾造成的死亡人数(每年在100多个国家造成250万人死亡)将可能翻一番，并将越过地中海在西班牙、意大利和法国登陆。其他严重的热带疾病也将随之而来，如通过飞蝇传播而造成消化道疾病的尼罗河病毒或利什曼病毒。另外，哮喘患者也将增加，因为炎热的天气将带来更多的花粉。生物多样性：物种将大量死亡。报道援引法国绿色和平组织负责人雅多的话说，如果气候变暖继续照此速度发展，那么到2050年将会有百万物种消失，即占各种生物种类的40%，而法国本土将会有20%的物种消失。北极熊和北极的其他动物将会像珊瑚礁水域的鱼一样成为主要受害者。德国的一项研究表明，气候变暖将威胁到鱼的生存，因为气候变暖会引起水中氧气减少。