Введение

График в климатической науке Графики с хоккейной палкой представляют глобальную или полусферную среднюю температуру за последние 500-2000 лет, как показано количественными реконструкциями климата на основе климатических прокси-записей. Эти реконструкции последовательно показывали медленную долгосрочную тенденцию охлаждения, превращающуюся в относительно быстрое потепление в 20-м веке, при этом показатели температуры к 2000 году превышали предыдущие температуры. Термин "хоккейная трость" был популяризирован климатологом Джерри Махлманом, чтобы описать модель, показанную реконструкцией (MBH99), предполагая график, который является относительно плоским с нисходящей тенденцией к 1900 году, как формирование "волокна" хоккейной трости, за которым следует резкое, устойчивое увеличение, соответствующее части "ножа". Палеоклиматология восходит к 19 веку, а концепция изучения варвов в озерах и кольцах деревьев для отслеживания местных климатических изменений была предложена в 1930-х годах. В 1960-х годах Хьюберт Лэмб обобщил исторические документы и температурные данные центральной Англии, чтобы предложить средневековый теплый период примерно с 900 по 1300 год, за которым последовал Малый ледниковый период. Это было основой "схематической диаграммы", представленной в первом докладе МГЭИК от 1990 года, наряду с предупреждениями о том, что средневековое потепление, возможно, не было глобальным. Было разработано использование индикаторов для получения количественных оценок температурных показателей прошлых веков, и к концу 1990-х годов ряд конкурирующих команд климатологов обнаружил признаки того, что недавнее потепление было исключительным. В 2009 году внедрен метод "Composite Plus Scaling" (CPS), который по-прежнему использовался большинством крупномасштабных реконструкций. Их исследование было представлено во Втором докладе МГЭИК от 1995 года. В 1998 году Майкл Э. Манн, Рэймонд С. Брэдли и Малкольм К. Хьюз разработали новые статистические методы для получения (MBH98), первой собственновекторной реконструкции климатического поля (CFR). Это показало глобальные модели годовой температуры поверхности и включало график средних температур полушария до 1400 года с затенением, подчеркивая, что неопределенности (до двух пределов стандартной ошибки) были намного больше в предыдущие века. В ходе исследования, проведенного в 1997 году, исследователи из МБХ99 независимо создали реконструкцию СПС, охватывающую тысячу лет, и использовали методологию МБХ98 для расширения исследования до 1000 лет. В 2003 году, когда лоббирование по поводу Киотского протокола 1997 года усилилось, статья, утверждавшая большее средневековое тепло, была быстро отвергнута учеными в споре Сун и Балиунас. В 2005 году МакИнтайр и МакКитрик опубликовали критику методологии анализа основных компонентов, используемых в MBH98 и MBH99. Их анализ был впоследствии оспорен опубликованными статьями, в том числе и которые указывали на ошибки в методологии МакИнтайра и МакКитрика. Политические споры привели к формированию группы ученых, созванной Национальным исследовательским советом Соединенных Штатов, их Северный доклад в 2006 году поддержал выводы Манна с некоторыми квалификациями, в том числе согласился с тем, что были некоторые статистические недостатки, но они мало повлияли на результат. Более двух десятков реконструкций, использующих различные статистические методы и комбинации прокси-записей, поддерживают широкий консенсус, показанный в оригинальном графике хоккейной палочки 1998 года, с различиями в том, насколько плоским выглядит "волок" до 20-го века. В четвертом докладе МГЭИК за 2007 год приводятся 14 реконструкций, 10 из которых охватывают 1000 лет или более, чтобы поддержать его обоснованный вывод о том, что, вероятно, температура Северного полушария в течение 20-го века была самой высокой за последние 1300 лет. опубликовал Die Klimate der geologischen Vorzeit ("Климаты геологического прошлого") вместе с Владимиром Коппеном в 1924 году. В 1930-х годах Гай Стюарт Каллендар составил температурные записи, чтобы искать изменения. Уилмот Х. Брэдли показал, что ежегодные варвы в озерных днах показывают климатические циклы, а А. Э. Дуглас обнаружил, что кольца деревьев могут отслеживать прошлые климатические изменения, но считалось, что они показывают только случайные вариации в местном регионе. Только в 1960-х годах Гарольд С. Фритц стал первопроходцем в точном использовании кольцов деревьев в качестве климатических пр...

Первый доклад МГЭИК, 1990, дополнение, 1992

Публичность по поводу опасений ученых о последствиях глобального потепления привела к росту общественного и политического интереса, и администрация Рейгана, частично обеспокоенная политическим воздействием научных открытий, успешно лоббировала создание в 1988 году Межправительственной группы экспертов по изменению климата для подготовки докладов, подлежащих детальному утверждению правительственными делегатами. В первом докладе МГЭИК в 1990 году были отмечены доказательства того, что климатический оптимальный период холоцена около 5000-6000 лет назад был теплее, чем нынешний (по крайней мере, летом), и что в некоторых районах было исключительное тепло в течение "краткого средневекового теплого периода (который, возможно, не был глобальным)", "Средневековый климатический оптимальный период" с "конца десятого до начала тринадцатого века (около 950-1250 гг. н.э".) сопровождался более прохладным периодом Малого ледникового периода, который закончился только в середине-конце девятнадцатого века. В докладе обсуждались трудности с использованием прокси-данных, "в основном остатков пыльцы, озерных вербов и океанских осадков, остатков насекомых и животных, ледниковых концов", но считалось, что данные о кольцах деревьев "еще не достаточно легко оценить и не достаточно интегрированы с указаниями других данных, которые будут использоваться в этом докладе". "Схематическая диаграмма" глобальных колебаний температуры за последние тысячу лет была прослежена на графике, основанном на работе Лэмба 1965 года, номинально представляющей центральную Англию, измененной Лэмбом в 1982 году. В 2010 году рабочая группа климатологов, включающая Раймонда С. Брэдли, Малкольма К. Хьюза, Жана Жузеля, Вибьёрна Карлена, Джонатана Оверпека и Тома Вигли, предложила проект по улучшению понимания естественных климатических изменений за последние две тысячи лет, чтобы их влияние можно было учесть при оценке вклада человека в изменение климата. Климатические прокси-данные о температуре были необходимы в сезонном или годовом разрешении, охватывающих широкую географическую область, чтобы обеспечить основу для тестирования роли климатических форсировок в прошлых вариациях, поиска циклов в климате и выяснения того, были ли обсуждаемые климатические события, такие как Малый ледниковый период и Средневековый теплый период, глобальными. Реконструкции должны были быть сделаны ключевых климатических систем, начиная с трех климатически чувствительных регионов: азиатский регион муссонов, регион Эль-НиньоЮжный колебание и Атлантический регион. Необходимо было определить области, где требуется больше данных, и было необходимо улучшить обмен данными с помощью компьютерного архивирования и перевода, чтобы исследователи могли получить доступ к мировой палеоклиматической информации. В дополнительном докладе МГЭИК 1992 года был рассмотрен прогресс в различных заместителях. В их числе исследование 1000 лет данных о кольцах деревьев из Тасмании, которое, как и аналогичные исследования, не позволяло возможной переоценки потепления из-за повышенных уровней, оказывающих эффект оплодотворения на рост деревьев. В нем было отмечено предложение Брэдли и др. 1991 года, что инструментальные записи в конкретных областях могут быть объединены с палеоклиматическими данными для большей детализации вплоть до 18-го века.

Брэдли и Джонс 1993

Были разработаны архивы климатических прокси: в 1993 году Рэймонд С. Брэдли и Фил Джонс составили исторические записи, кольца деревьев и ледяные ядра для Северного полушария с 1400 по 1970-е годы, чтобы произвести десятилетнюю реконструкцию. Как и более поздние реконструкции, включая исследования MBH "хоккейной палочки", реконструкция указывала на медленную тенденцию к охлаждению, за которой последовал исключительный рост температуры в 20-м веке. В их исследовании также использовались современные инструментальные температурные записи, чтобы оценить, насколько хорошо регионы, охваченные прокси-картами, представляли собой среднее значение северного полушария, и сравнили инструментальные записи с прокси-реконструкцией за тот же период. В нем делается вывод, что период "Маленького ледникового периода" был сложным, и есть свидетельства, указывающие на влияние извержений вулканов. Он показал, что температуры с 1920-х годов были выше, чем ранее в 500-летний период, что указывает на другие факторы, которые, скорее всего, могут быть связаны с изменениями, вызванными человеком, увеличивающими уровень парниковых газов. В этой статье был введен метод "Композитный плюс масштабирование" (CPS), который впоследствии использовался большинством крупномасштабных климатических реконструкций средних температур полушария или глобальных. В этом методе, также известном как "композитная плюс-шкала", выбранные климатические прокси-записи были стандартизированы до усреднения (композиции), а затем сосредоточены и масштабированы, чтобы обеспечить количественную оценку целевой серии температур для климата региона или полушария с течением времени. Этот метод был реализован различными способами, включая различные процессы отбора для прокси-документов, и среднее значение может быть не взвешенным или может быть взвешено в отношении оценки надежности или представленной области. Существовали также различные способы определения коэффициента масштабирования, используемого для масштабирования прокси-записей к инструментальной температурной записи. Джон Эдди ранее пытался связать редкость солнечных пятен во время минимума Маундера с оценками Лэмба прошлого климата, но не имел достаточной информации для количественной оценки. Проблема была пересмотрена Брэдли в сотрудничестве с физиками-солнечниками Джудит Лин и Юэргом Биром, используя результаты работы The paper подтвердили, что падение солнечной мощности, по-видимому, вызвало падение температуры почти на 0,5 °C во время Малого ледникового периода, и увеличение солнечной мощности может объяснить повышение температуры в начале 20-го века. Реконструкция арктических температур за четыре столетия до н.э. привела к аналогичным выводам, но оба этих исследования столкнулись с ограничениями климатических реконструкций того времени, которые разрешали колебания температуры только на десятилетней основе, а не показывали отдельные годы, и производили один временной ряд, поэтому не показывали пространственную модель относительных температур для разных регионов.

Второй доклад МГЭИК

Второй отчет о оценке (SAR) МГЭИК 1996 года показывает на рисунке 3.20 реконструкцию летних температур в течение десяти лет для северного полушария, наложенную на 50-летнюю сглаженную кривую и отдельную кривую, на которой изображены данные инструментальных термометров с 1850-х годов. В нем говорилось, что по этим данным, потепление с конца XIX века было беспрецедентным. В разделе предлагалось, чтобы "данные за последние 1000 лет были наиболее полезными для определения масштабов естественной изменчивости климата". Недавние исследования, включая реконструкцию 1994 года Хьюза и Диаса, поставили под сомнение, насколько широко распространен Средневековый теплый период в любое время, поэтому невозможно "сделать вывод о том, что глобальные температуры в Средневековый теплый период были сопоставимы с теплыми десятилетиями конца 20-го века". В SAR заключили: "похоже, что 20-й век был по крайней мере столь же теплым, как и любой век, начиная с 1400 года нашей эры. По крайней мере, в некоторых районах недавний период оказался теплее, чем за тысячу или более лет". Тим Барнетт из Института океанографии Скриппса работал над следующей оценкой МГЭИК с Филом Джонсом, и в 1996 году сказал журналисту Фреду Пирсу: "Мы надеемся, что нынешние модели изменения температуры окажутся отличительными, совершенно отличными от моделей естественной изменчивости в прошлом". Проблема дивергенции, затрагивающая некоторые прокси-кольца деревьев после 1960 года, была выявлена на Аляске и исследование специалиста по кольцам деревьев Кита Бриффы в феврале 1998 года показало, что эта проблема была более распространенной в высоких северных широтах, и предупредил, что ее необходимо учитывать, чтобы избежать переоценки прошлых температур.

Методы реконструкции климатического поля (CFR); MBH 1998 и 1999

Вариации метода "Композитная плюс-шкала" (CPS) продолжали использоваться для получения реконструкций средней температуры полушария или глобального уровня. С 1998 года это дополнялось методами реконструкции климатического поля (CFR), которые могли показать, как климатические модели развивались на больших пространственных площадях, что делает реконструкцию полезной для исследования естественной изменчивости и долгосрочных колебаний, а также для сравнения с моделями, полученными климатическими моделями. Метод CFR в большей степени использовал климатическую информацию, встроенную в удаленные прокси-информации, но был более зависимым, чем CPS, от предположений о том, что отношения между прокси-индикаторами и крупномасштабными климатическими моделями со временем оставались стабильными. В рамках своего докторского исследования Майкл Э. Манн работал с сейсмологом Джеффри Парком над разработкой статистических методов для поиска долгосрочных колебаний естественной изменчивости в инструментальных температурных записях глобальных температур поверхности за последние 140 лет; показал закономерности, связанные с Эль-НиньоЮжным колебанием, и обнаружил то, что позже было названо атлантическим мультидекальным колебанием. Затем они объединились с Реймонд С. Брэдли, чтобы использовать эти методы на наборе данных из его исследования с целью поиска долгосрочных колебаний естественной изменчивости в глобальном климате. Полученная реконструкция восходит к 1400 году и была опубликована в ноябре, когда они смогли обнаружить, что множественные прокси-сигналы изменялись в последовательном колебательном порядке, указывая как на мультидекальную модель в Северной Атлантике, так и на более долгосрочное колебание примерно 250 лет в окружающем регионе. Их исследование не калибровало эти прокси-паттерны по количественной температурной шкале, и был необходим новый статистический подход, чтобы найти, как они связаны с температурой поверхности, чтобы восстановить прошлые температурные паттерны.

Манн, Брэдли и Хьюз 1998

Для своего постдокторантуры Манн присоединился к Брэдли и специалисту по кольцам деревьев Малкольму К. Хьюзу, чтобы разработать новый статистический подход к реконструкции основных пространственных моделей изменения температуры, объединяя разнообразные наборы данных прокси-информации, охватывающие различные периоды по всему миру, включая богатый ресурс сетей кольцов деревьев для некоторых областей и более редких прокси-систем, таких как озерные осадочные породы, ледяные ядра и кораллы, а также некоторые исторические записи. Их глобальная реконструкция стала крупным прорывом в оценке динамики климата прошлого и первой собственновекторной реконструкцией климатического поля (CFR), включающей несколько наборов прокси-данных климата различных типов и длин в глобальную реконструкцию с высоким разрешением. Для этого требовался баланс по всему миру, но большая часть прокси-данных поступала из древесных колец в северных средних широтах, в основном в плотных прокси-сетях. Поскольку использование большого количества записей кольца деревьев в 2010 году было бы слишком большим для использования скудных прокси-документов из полярных регионов и тропиков, они использовали анализ основных компонентов (PCA) для получения резюме PC, представляющих эти большие наборы данных, а затем рассматривали каждое резюме как прокси-документ в своем анализе CFR. Сети, представленные таким образом, включали сеть североамериканских кольцов деревьев (NOAMER) и Евразию. Основной целью методов CFR было обеспечение пространственно разрешенных реконструкций, необходимых для последовательного геофизического понимания того, как части климатической системы изменялись и реагировали на радиационное воздействие, поэтому полусферные средние значения были вторичным продуктом. Метод CFR также можно использовать для реконструкции средних температур Северного полушария, и результаты очень напоминают предыдущие реконструкции CPS, включая исследование (MBH98) о "Температурных моделях глобального масштаба и климатических воздействиях за последние шесть веков", представленное в журнал Nature 9 мая 1997 года, принятое 27 февраля 1998 года и опубликованное 23 апреля 1998 года. В статье объявлен новый статистический подход к поиску моделей изменения климата как во времени, так и в глобальном распределении, основываясь на предыдущих многопрокси-реконструкциях. Авторы пришли к выводу, что "средняя годовая температура в Северном полушарии в течение трех из последних восьми лет была теплее, чем в любой другой год с (по крайней мере) 1400 года н.э"., и эмпирически оценили, что парниковые газы стали доминирующим климатическим фактором в течение 20-го века. В обзоре в том же выпуске Габриэль К. Хегерл описал свой метод как "довольно оригинальный и многообещающий", который мог бы помочь проверить оценку моделей естественных колебаний климата и был "важным шагом на пути к реконструкции пространственно-временных записей исторических температурных моделей".

Публичность и противоречия в связи с публикацией MBH98

Выпуск документа 22 апреля 1998 года получил исключительное освещение в СМИ, в том числе вопрос о том, доказано ли, что влияние человека является причиной изменения климата. Манн согласился бы только с тем, что это "очень внушает" такой вывод. Он сказал, что "наше заключение заключается в том, что потепление последних нескольких десятилетий, по-видимому, тесно связано с выбросами парниковых газов людьми, а не с какими-либо природными факторами". Большинство прокси-данных по своей сути неточны, и Манн сказал: "У нас есть столбцы ошибок. Они становятся значительными, когда человек возвращается в прошлое, и в любом году существует разумная неопределенность. Для уменьшения этих неопределенностей предстоит проделать немалую работу". Климатолог Том Вигли приветствовал прогресс, достигнутый в исследовании, но сомневался, что прокси-данные когда-либо смогут быть полностью убедительными в выявлении человеческого вклада в изменение климата. Фил Джонс из Климатического исследовательского подразделения UEA сказал New York Times, что он сомневается в добавлении 150-летнего термометра для расширения прокси-реконструкции и сравнил это с объединением яблок и апельсинов; Mann et al. сказали, что они использовали сравнение с записью термометра, чтобы проверить, что последние прокси-данные были действительными. Джонс считал, что исследование обеспечит важные сравнения с результатами моделирования климата, которые показали "довольно разумное" соответствие прокси-доказательствам. Исследование было оспорено противником Пэтом Майклсом с утверждением, что все потепление произошло между 1920 и 1935 годами, до увеличения выбросов парниковых газов человеком. Институт Джорджа Маршалла утверждал, что MBH98 был обманчивым, поскольку он восходит только к 1400 году, и поэтому не охватывает средневековый теплый период, предшествовавший промышленным выбросам парниковых газов. Такую же критику высказали Вилли Сун и Салли Балиунас.

Полак, Хуан и Шен, Джонс и др. 1998

В октябре 1998 года реконструированная скважина, опубликованная Поллаком, Хуангом и Шеном, дала независимую поддержку выводу, что 20-е столетие было исключительно теплым за последние 500 лет. Джонс, Кит Бриффа, Тим П. Барнетт и Саймон Тетт независимо друг от друга создали реконструкцию "композитной плюс-масштабной" (CPS), охватывающую тысячу лет, сравнивая кольца деревьев, коралловый слой и ледниковые прокси-записи, но не оценивая конкретно неопределенности. была представлена в The Holocene 16 октября 1997 года; их пересмотренная рукопись была принята 3 февраля и опубликована в мае 1998 года. Как вспоминает Брэдли, первоначальный взгляд Манна был в том, что информации было слишком мало и слишком много неопределенности, чтобы вернуться так далеко, но Брэдли сказал: "Почему бы нам не попытаться использовать тот же подход, который мы использовали в "Природе", и посмотреть, можем ли мы отбросить это немного дальше?" Через несколько недель Манн ответил, что к своему удивлению: "Есть определенное количество навыков. Мы можем что-то сказать, хотя есть большие сомнения".

Манн, Брэдли и Хьюз 1999

При рассмотрении 1998 Jones et al. В ходе реконструкции, которая велась тысячу лет назад, Манн, Брэдли и Хьюз проанализировали собственные исследования и пересмотрели 24 записи прокси, которые датируются до 1400 года. Манн провел серию статистических тестов чувствительности, удалив каждый прокси-фактор, чтобы увидеть, как его удаление повлияло на результат. Он обнаружил, что определенные прокси были критически важны для надежности реконструкции, особенно один набор данных об кольцах деревьев, собранный Гордоном Джекоби и Розанной Д'Ариго в части Северной Америки, ранее исследование Брэдли было определено как ключевой регион. Этот набор данных восходит только к 1400 году, и хотя другой прокси-набор данных из того же региона (в Международном банке данных о кольцах деревьев) шел еще дальше и должен был дать надежные прокси-данные для более ранних периодов, тесты валидации только поддержали их реконструкцию после 1400 года. Чтобы выяснить, почему, Манн сравнил два набора данных и обнаружил, что они следили друг за другом с 1400 по 1800 год, а затем расходились до 1900 года, когда они снова следили друг за другом. Он нашел вероятную причину в "эффекте оплодотворения", влияющем на кольца деревьев, как было определено Грейбилом и Идсо, с эффектом, заканчивающимся, как только уровни увеличились до точки, где тепло снова стало ключевым фактором, контролирующим рост деревьев на большой высоте. Манн использовал сравнения с другими данными о кольцах деревьев из региона для получения исправленной версии этого набора данных. Их реконструкция с использованием исправленного набора данных прошла проверку на валидацию в течение длительного периода, но они были осторожны в отношении повышенной неопределенности. Реконструкция Манна, Брэдли и Хьюза, охватывающая 1000 лет (MBH99), была представлена в октябре 1998 года в Geophysical Research Letters, которая опубликовала ее в марте 1999 года с осторожным названием "Температуры Северного полушария в течение прошлого тысячелетия: выводы, неопределенности и ограничения", чтобы подчеркнуть растущую неопределенность, связанную с реконструкциями периода до 1400 года, когда было доступно меньше прокси. В пресс-релизе Массачусетского университета Амхерста от 3 марта 1999 года было объявлено о публикации в выпуске Geophysical Research Letters от 15 марта, "сильно предполагая, что 1990-е годы были самым теплым десятилетием тысячелетия, а 1998 год - самым теплым годом до сих пор". Брэдли цитируется как говорящий: "Температуры во второй половине 20-го века были беспрецедентными", в то время как Манн сказал: "По мере того, как вы возвращаетесь в прошлое, данные становятся более нечеткими. Невозможно точно определить, но наши результаты показывают, что произошли значительные изменения, и температура в конце 20-го века была исключительно высокой по сравнению с предыдущими 900 годами. Хотя существуют существенные неопределенности в оценках, это, тем не менее, поразительные открытия". Хотя реконструкция подтверждала теории относительно теплого средневекового периода, Хьюз сказал, что "даже более теплые интервалы в реконструкции бледнеют по сравнению с температурами середины и конца 20-го века". В отчете New York Times была цветная версия графика, отличающая инструментальные данные от прокси-доказательств и подчеркивая растущий диапазон возможных ошибок в более ранние времена, что, по словам MBH, "препятствует, пока что, любым окончательным выводам" о климате до 1400 года. В ходе реконструкции была обнаружена значительная изменчивость вокруг долгосрочной тенденции охлаждения на 0,02 °C в столетие, как и ожидалось от орбитального форсирования, прерванного в 20-м веке быстрым потеплением, которое выделялось из всего периода, с 1990-ми годами "самым теплым десятилетием и 1998 годом самым теплым, при умеренно высоком уровне уверенности". Это было проиллюстрировано графиком временных рядов на рисунке 2 (a), который показывал их реконструкцию с 1000 года до 1980 года в виде тонкой линии, колеблющейся вокруг более толстой темной гладкой линии на 40 лет. Эта кривая следовала тенденции к снижению (показана как тонкая пунктирная линия) от Средневекового теплого периода (примерно столь же теплый, как в 1950-х годах) до более холодного Малого ледникового периода, прежде чем резко повыситься в 20-м веке. Данные термометров, показанные пунктирной линией, перекрывали реконструкцию в течение периода калибровки с 1902 по 1980 год, затем резко продолжались до 1998 года. Затененная область показала н�...

Третий доклад МГЭИК, 2001 г.

Десна большого пальца с правой стороны WG1 IPCC Ко-председатель сэр Джон Т. Хоутон показывает фиг. 2.20 График с хоккейной палкой на климатической конференции в 2005 году Рабочая группа 1 (РГ1) в составе Третьего доклада о оценке (ТАР) МГЭИК включила подраздел о многопрокси-синтезе недавнего изменения температуры. В нем отмечалось пять ранее крупномасштабных палеоклиматических реконструкций, затем обсуждалась реконструкция, восходящая к 1400 году н.э., и ее расширение до 1000 года н.э. в (MBH99), подчеркивая существенную неопределенность в более раннем периоде. Вывод MBH99, что 1990-е годы, вероятно, были самым теплым десятилетием, а 1998 год - самым теплым годом прошлого тысячелетия в Северном полушарии, с "вероятностью" определяется как "66 90% вероятность", был подкреплен реконструкциями и использованием различных данных и методов. Реконструкция, охватывающая последние 500 лет, дала независимую поддержку этому выводу, который был сравнит с независимой (экстра тропической, теплой сезон) плотностью кольца дерева NH температурной реконструкцией. и Briffa, вместе с современными данными термометрами в виде красной линии и серого оттенка 95% доверительного диапазона от MBH99. Выше него, на рисунке 2.20 приведена информация из MBH99. Этот знаковый график, адаптированный из MBH99, был представлен в Сводке WG1 для политиков под графиком инструментальной температуры за последние 140 лет. В тексте говорилось, что "вероятно, что в Северном полушарии 1990-е годы были самым теплым десятилетием, а 1998 год - самым теплым годом" за последние 1000 лет. Версии этих графиков также менее заметно фигурировали в кратком резюме доклада о синтезе для политиков, в котором содержалось предложение, в котором говорилось, что "повышение температуры поверхности в течение 20-го века для Северного полушария, вероятно, было больше, чем в любом другом веке за последние тысячу лет" и вопросы доклада о синтезе. Доклад о научной основе, подготовленный Рабочей группой 1, был единогласно одобрен всеми представителями правительств-членов в январе 2001 года на встрече в Шанхае, Китай. Большой плакат с иллюстрацией МГЭИК, основанной на графике MBH99, был фоном, когда сэр Джон Т. Хоутон, в качестве сопредседателя рабочей группы, представил доклад в объявлении, показанном по телевидению, что привело к широкой огласке.

Научные дискуссии

Реконструкция температуры скважины за последние пять столетий подтвердила вывод о том, что потепление в XX веке было исключительным. В перспективе, комментирующей MBH99, Уоллес Смит Брокер утверждал, что Средневековый теплый период (MWP) был глобальным. Он объяснил недавнее потепление примерно 1500-летним циклом, который, по его мнению, связан с эпизодическими изменениями в конвейерной циркуляции Атлантики. Реконструкция кольца дерева в марте 2002 года Яном Эспером и др. отметил дискуссию и критику Броккера, что MBH99 не показывает четкого MWP. Они пришли к выводу, что MWP, вероятно, был широко распространен в экстратропическом северном полушарии и, похоже, приблизился к температурам конца 20-го века. В интервью Манн сказал, что исследование не противоречит MBH, поскольку оно касалось только экстратропических земельных районов и прекратилось до конца 20-го века. Он сообщил, что Эдвард Р. Кук, соавтор статьи, подтвердил согласие с этими пунктами, а более поздняя статья Кука, Эспера и Д'Ариго пересмотрела выводы предыдущей статьи в этом направлении. Лонни Томпсон опубликовал статью "Тропические ледники и доказательства изменения климата ледяных ядер" в январе 2003 года, на рисунке 7 показаны графики, основанные на ледяных ядрах, которые очень похожи на график, основанный на реконструкции MBH99, в сочетании с показаниями термометра от Джонса и др. 1999 год.

Реконструкция климатического поля RegEM

В марте 2001 года Тапио Шнайдер опубликовал свою технику регуляризованного ожидания максимизации (RegEM) для анализа неполной климатической информации. В оригинальных статьях MBH98 и MBH99 избегалось ненадлежащего представления большого количества прокси-кольцов деревьев, используя шаг анализа основных компонентов для обобщения этих прокси-сетей, но с 2001 года Манн прекратил использовать этот метод и ввел многовариантную технику реконструкции климатического поля (CFR) на основе метода RegEM, которая не требовала этого шага PCA. В мае 2002 года Манн и Скотт Резерфорд опубликовали статью о методах тестирования реконструкции климата, в которой обсуждалась эта техника. Добавляя искусственный шум к фактическим температурным записям или моделированию имитаций, они создали синтетические наборы данных, которые они назвали "псевдопрокси". Когда процедура реконструкции была использована с этими псевдопрокси, результат затем сравнивался с оригинальной записью или симуляцией, чтобы увидеть, насколько точно она была реконструирована. В статье обсуждался вопрос о том, что регрессивные методы реконструкции имеют тенденцию недооценивать амплитуду вариации.

Спор после третьего доклада МГЭИК

В то время как Третий доклад о оценке (TAR) МГЭИК основывался на пяти реконструкциях для подтверждения своего вывода о том, что недавние температуры Северного полушария были самыми теплыми за последние 1000 лет, он уделял особое внимание иллюстрации МГЭИК, основанной на документе MBH99. Глава администрации Буша по качеству окружающей среды Филипп Куни вставил ссылки на документы в проект первого отчета Агентства по охране окружающей среды об окружающей среде и удалил все ссылки на реконструкции, показывающие рост мировой температуры за последние 1000 лет. В споре Сун и Балиунас два учёных, цитируемых в газетах, заявили, что их работа была искажена. Сенатор Джеймс М. Инхоф заявил, что считает, что "человекоустроенное глобальное потепление является самым большим обманом, когда-либо совершенным американским людям", и на слушании Комитета Сената США по окружающей среде и общественным работам, которое он созвал 29 июля 2003 года, была услышана новость об отставках. Стивен МакИнтайр загрузил наборы данных для MBH99 и получил наборы данных MBH98 по запросу Манна в апреле 2003 года. По предложению Сони Бомер Кристиансен, редактора журнала социальных наук Energy & Environment, МакИнтайр написал статью с помощью профессора экономики Университета Гвельфа Росса МакКитрика, которую Energy & Environment опубликовала 27 октября 2003 года. В статье (MM03) говорится, что форма (MBH98) "хоккейной палочки" была "в первую очередь артефактом плохого обработки данных и использования устаревших прокси-записей". Их критика была всесторонне опровергнута в книге "Общество", которая показала ошибки в методах, используемых МакИнтайром и МакКитриком. Статистические методы, используемые в реконструкции MBH, были поставлены под сомнение в статье 2004 года Хансом фон Сторхом с командой, включающей Эдуардо Зориту, который сказал, что методология, используемая для усреднения данных и широкие неопределенности, могла скрыть резкие изменения климата, возможно, столь же большие, как в 20-м веке в измеренных температурах. Фон Сторх и другие. В 2006 году исследование показало, что в целом график был неисправным. В 2004 году Макинтайр и Маккитрик безуспешно попытались получить расширенный анализ хоккейной палки в журнале Nature. На этом этапе Nature связалась с Манном, Брэдли и Хьюзом по поводу незначительных ошибок в онлайн-дополнении к MBH98. В исправлении, опубликованном 1 июля 2004 года, они признали, что McIntyre и McKitrick указали на ошибки в прокси-данных, которые были включены в качестве дополнительной информации, и предоставили полный исправленный перечень данных. Они включали в себя документированный архив всех данных, используемых в MBH98, и расширили детали своих методов. Они заявили, что "ни одна из этих ошибок не повлияет на наши ранее опубликованные результаты". Комментарий МакИнтайра и МакКитрика был принят для публикации в Geophysical Research Letters. (MM05) сообщили о технической статистической ошибке в методе (MBH98), который, по их словам, будет производить формы хоккейных клюшек из случайных данных. Это утверждение получило широкую огласку и политическую поддержку. Ученые обнаружили, что проблемы, поднятые МакИнтайром и МакКитриком, были незначительными и не повлияли на основные выводы MBH98 или MBH 1998 (и 1999) использовали анализ основных компонентов (PCA) для поиска ведущих моделей вариаций (PC1, PC2, PC3 и т. Д.). ), с помощью объективного метода определить, сколько значимых основных компонентов следует сохранить, чтобы совокупные модели характеризовали исходный набор данных. МакИнтайр и МакКитрик выделили эффект централизации в период 1902-1980 годов, а не в целом в период 1400-1980 годов, который изменил бы порядок основных компонентов, так что модель потепления данных о высокогорных деревянных кольцах была понижена с PC1 до PC4, но вместо пересчета правила объективного отбора, которое увеличило количество значимых ПК с двух до пяти, они сохранили только PC1 и PC2. Это устранило значительную модель потепления PC4 в 20-м веке, отбросив данные, которые создали форму "хоккейной палочки". Последующее исследование показало, что форма "хоккейной палочки" осталась с правильным правилом отбора. Испытания методологии MBH98 на псевдопрокси, сформированных с шумом, варьирующимся от красного до белого шума, показали, что этот эффект вызывает только очень небольшие различия, которые находятся в пределах диапазона неопределенности и не имеют значения для окончательной реконструкции. Код МакИнтайра и МакКитрика выбрал 100 симуляций с самым выс�...

Реконструкции 20032006

В декабре 2005 года были опубликованы результаты реконструкции температур полушария. Четыре были опущены, потому что они были заменены более поздними реконструкциями или из-за проблем с графическим отображением данных. Используя различные прокси с высоким разрешением, включая кольца деревьев, ледяные ядра и осадочные породы, Манн и Джонс опубликовали реконструкции в августе 2003 года, которые показали, что "тепло конца 20-го века беспрецедентно по крайней мере в течение последних двух тысячелетий для Северного полушария. Выводы для Южного полушария и глобальной средней температуры ограничены из-за скудности имеющихся прокси-данных в Южном полушарии в настоящее время". Они пришли к выводу, что "в той степени, в которой можно определить "средневековый" интервал умеренно более теплых условий примерно с 800 по 1400 г. н. э., любое полушарие тепла в течение этого интервала затмевает по величине тепло конца 20-го века". В июне 2004 года в статье Pollack and Smerdon, опубликованной в июне 2004 года, были сделаны реконструкции климата с помощью скважин, которые подтвердили оценки потепления поверхности на протяжении периода с 1500 по 2000 год. В исследовании, опубликованном в ноябре 2004 года, Эдвард Р. Кук, Ян Эспер и Розанн Д'Ариго пересмотрели свою статью 2002 года и теперь поддержали MBH. Они пришли к выводу, что "годовые температуры до 2000 года н.э. в экстратропических районах НХ, вероятно, превысили примерно на 0,3 °C самый теплый предыдущий интервал за последние 1162 года". и поддержал основной вывод MBH99, заявив: "Мы не находим доказательств каких-либо более ранних периодов за последние два тысячелетия с более теплыми условиями, чем период после 1990 года". В конце апреля 2005 года Science опубликовала реконструкцию Дж. Оерлеманса, основанную на данных о длине ледников из разных частей мира, и обнаружила последовательные независимые доказательства за период с 1600 по 1990 год, подтверждающие другие реконструкции относительно величины и времени глобального потепления. 28 февраля 2006 года был принят к публикации, а "в печати" экземпляр был доступен в Интернете. Были опубликованы еще две реконструкции, использующие различные методологии и подтверждающие основные выводы MBH. Розанн Д'Ариго, Роб Уилсон и Гордон Джейкоби предположили, что средневековые температуры были почти на 0,7 ° C ниже, чем в конце 20-го века, но менее однородны, Осборн и Бриффа обнаружили, что пространственная степень недавнего тепла более значительна, чем в средневековый теплый период. За ними в апреле последовала третья реконструкция под руководством Габриэля С. Хегерла.

Четвертый доклад МГЭИК, 2007 г.

Четвертый доклад МГЭИК (AR4), опубликованный в 2007 году, включал главу о палеоклимате, с разделом о последних 2000 лет. В ней был представлен график, показывающий 12 прокси-реконструкций температуры, включая три, выделенные в Третьем докладе об оценке (TAR) МГЭИК; как и ранее, и оба были калиброваны более новыми исследованиями. Кроме того, анализ Средневекового теплого периода приводит реконструкции (как и в TAR) и десять из этих 14 реконструкций охватывали 1000 лет или более. Большинство реконструкций имели общие серии данных, особенно данные об кольцах деревьев, но новые реконструкции использовали дополнительные данные и охватывали более широкую область, используя различные статистические методы. В разделе обсуждалась проблема расхождения, затрагивающая определенные данные о кольцах деревьев. Он пришел к выводу, что "вес текущих многопрокси-доказательств, следовательно, предполагает большее тепло 20-го века, по сравнению с температурными уровнями предыдущих 400 лет, чем показано в TAR. На основании свидетельств предыдущих и четырех новых реконструкций, которые восходят более чем к 1 кюри, вероятно, что 20-й век был самым теплым, по крайней мере, за последние 1,3 кюри".

Mann et al., 2008 и 2009

Были опубликованы дальнейшие реконструкции, используя дополнительные прокси и другую методологию. и сравнили и оценили различные статистические подходы. В июле 2008 года Хуан, Полак и Шен опубликовали набор реконструкций скважин, охватывающих 20 000 лет. Они показали теплые эпизоды в середине голоцена и средневековья, небольшой ледниковый период и потепление 20-го века, достигающее температур выше, чем пиковые температуры средневекового теплого периода в любой из реконструкций: они описали это открытие как согласующееся с выводами IPCC AR4. В статье, опубликованной PNAS 9 сентября 2008 года, Манн и его коллеги представили обновленные реконструкции температуры поверхности Земли за последние два тысячелетия. Эта реконструкция использовала более разнообразный набор данных, который был значительно больше, чем оригинальное исследование кольца дерева, более 1200 прокси-записей. Они использовали два взаимодополняющих метода, оба из которых показали похожий график "хоккейной палочки" с недавним увеличением температуры поверхности северного полушария, аномальным по сравнению, по крайней мере, с прошлыми 1300 годами. Манн сказал: "Десять лет назад, доступность данных стала довольно скудной к тому времени, когда вы вернулись в 1000 г. н.э., и то, что у нас было тогда, было взвешено в сторону данных о кольцах деревьев; но теперь вы можете вернуться на 1300 лет назад, не используя данных о кольцах деревьев вообще, и все равно получить проверяемый вывод". В ответе PNAS МакИнтайр и МакКитрик заявили, что они заметили ряд проблем, в том числе то, что Mann et al использовали некоторые данные с перевернутыми осьми. Манн и другие. ответил, что МакИнтайр и МакКитрик "не поднимают никаких обоснованных вопросов в отношении нашей статьи" и "заявление о том, что использовались "перевернутые" данные, является странным", поскольку методы "нечувствительны к признакам предсказателей". Они также заявили, что исключение спорных наборов данных мало влияет на результат. Исследование изменения климата Арктики за последние 2000 лет, проведенное международным консорциумом во главе с Даррелом Кауфманом из Университета Северной Аризоны, было опубликовано 4 сентября 2009 года. Они изучили осадочные ядра 14 арктических озер, подтвержденные кольцами деревьев и ледяными ядрами. Их результаты показали долгосрочную тенденцию охлаждения, соответствующую циклам на орбите Земли, которая, как ожидается, будет продолжаться еще 4000 лет, но была обращена в 20 веке в результате внезапного роста, связанного с выбросами парниковых газов. Снижение продолжалось в средневековый период и в Малый ледниковый период. Последнее десятилетие, 1999-2008, было самым теплым в этот период, а четыре из пяти самых теплых десятилетий произошли между 1950 и 2000 годами. В журнале "Scientific American" говорится, что в основном график воспроизводит "так называемую "хоккейную клюшку", предыдущую реконструкцию". Дальнейшая поддержка графика "хоккейной палочки" была получена из нового метода анализа с использованием байесовской статистики, разработанной Мартином Тингли и Питером Хьюберсом из Гарвардского университета, который получил ту же основную форму, хотя и с большей изменчивостью в прошлом, и обнаружил, что 1990-е годы были самым теплым десятилетием в 600-летнем периоде, охваченном исследованием.

С 2010 года

2000 лет экстратропической реконструкции Северного полушария Люнгквист опубликованный Geografiska Annaler в сентябре 2010 года опирался на дополнительные прокси-доказательства, чтобы показать как римский теплый период и средневековый теплый период с десятилетним средние температуры достигают или превышают эталон 19611990 средний уровень температуры. Инструментальные записи периода 1990-2010 гг. были, возможно, выше любой температуры в период реконструкции, хотя это не фигурировало в прокси-записях. Они пришли к выводу, что их "реконструкция хорошо согласуется с реконструкциями Моберга и др. (2005) и Mann et al. (2008) в отношении амплитуды изменчивости, а также сроков теплых и холодных периодов, за исключением периода около 300-800 гг. н.э., несмотря на значительные различия как в охвате данных, так и в методологии". В 2010 году Дэвид Франк, Ян Эспер, Эдуардо Зорита и Роб Уилсон отметили, что к тому времени было опубликовано более двух десятков крупномасштабных реконструкций климата, что свидетельствует о широком консенсусе в отношении того, что после более ранних климатических фаз, особенно Средневекового теплого периода и Малого ледникового периода, произошло исключительное потепление в 20-м веке. Оставались еще вопросы, связанные с крупномасштабной естественной изменчивостью, которые необходимо решить, особенно для самых низких частотных колебаний, и они призвали к дальнейшим исследованиям для улучшения экспертной оценки прокси-сигналов и разработки методов реконструкции, явно учитывающих структурные неопределенности в процессе. Затем они вернули реконструкцию LOC, используя выбранные прокси-системы, которые имели документированную связь с температурой и прошли процедуру скрининга. Эта реконструкция, датируемая 2000 годами и опубликованная в 2012 году, снова показала больше вариативности, чем предыдущие реконструкции. Он обнаружил однородный Малый ледниковый период с 1580 по 1720 год, показывающий более холодные условия во всех областях, и хорошо определенный, но, возможно, менее однородный пик Средневекового теплого периода около 950-1050 лет, достигающий или немного превышающий температуры середины 20-го века, как указано в предыдущих исследованиях, включая Mann et al. 2008 и 2009. использовали более крупную сеть прокси-данных, чем предыдущие исследования, в том числе использовать прокси-данные с низким разрешением с не более двух точек данных в столетие, чтобы произвести реконструкцию, показывающую столетние модели переменности температуры в пространстве и времени для земельных участков северного полушария за последние 1200 лет. В этом широком масштабе они обнаружили, что широко распространенное тепло с 9-го по 11-й век приближается к среднему значению 20-го века, с доминирующим охлаждением с 16-го по 18-й век. Наибольшее потепление произошло с XIX по XX век, и они отметили, что в инструментальных записях последних десятилетий было гораздо теплее, чем в среднем в XX веке. Их пространственная реконструкция показала сходство с реконструкцией климатического поля, хотя разное разрешение означало, что они не были непосредственно сопоставимы. Результаты были надежны, даже когда значительное количество прокси-серверов было удалено. использовали прокси-основы осадочных пород морского дна и озер, которые были полностью независимы от тех, которые использовались в более ранних исследованиях, для реконструкции глобальных температур за последние 11 300 лет, охватывающих весь голоцен, и показывают за последние 1000 лет подтверждение оригинального графика хоккейных клюшек MBH99. Температуры постепенно повышались с последнего ледникового периода до уровня, который длился от 10 000 до 5 000 лет назад, затем в соответствии с циклами Миланковича начался медленный спад, прерванный небольшим повышением во время Средневекового теплого периода до Малого ледникового периода. Это снижение было прервано в 20-м веке исключительно быстрым ростом температур, которые уже были самыми высокими за последние по крайней мере 4000 лет, в пределах диапазона неопределенности самых высоких температур за весь период, и по текущим оценкам, вероятно, превысят эти температуры к 2100 году.