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人类世艺术:镰刀

使用蒙特卡罗模拟,探索揭示过去一百年空前升温的全球温度重建。

作者:Tom Yulsman
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这张图表显示了过去一万一千多年来温度偏离长期平均值的程度。现在位于右侧。不同颜色的线条是处理数据不确定性的一种技术——蒙特卡罗模拟的结果。(图片:Science/Shaun Marcott, Oregon State University)注意:下文的更新包括了首席研究作者 Shaun Marcott 希望进行的澄清。 上面的图表基于一项新的研究,显示了自上一个冰河时代以来全球温度的变化,近几天引起了一些关注。——因为它表明过去一百年的升温在急剧程度上是空前的,在程度上也几乎是空前的。部分原因是,当这项研究首次发表时,科学家们被引用说,数据表明过去一百年的全球温度升幅在急剧程度上是空前的,其发生速度远快于过去一万一千年的升温。(例如,请参阅美国国家科学基金会海洋科学部资助该研究的项目主任 Candace Major 的评论 评论。)事实证明,这个问题很复杂,需要一些解释。但更多细节将在后面。首先,我决定发布这张图表,主要是因为我认为它是新兴的“人类世艺术”这一体裁的一个绝佳范例。而这正是我在这里想关注的。关于这张“新曲棍球杆”图表,或“镰刀”,这张图表源于上周在《科学》杂志上发表的研究,研究。但在我看来,很少有东西能从视觉角度来处理这个主题。这张图表被埋藏在俄勒冈州立大学的 Shaun Marcott 及其同事的论文附带的补充材料深处。你到底在看什么?Marcott 报告说,一些新闻报道错误地回答了这个问题。所以,如果你已经看过这张图,请继续阅读……他及其同事利用海底和湖泊沉积物岩心中包含的微小生物化石,追溯了自最后一个冰河时代末期以来的过去温度——这比使用树木年轮等记录的其他重建方法要长远得多。这些样本来自世界各地的 73 个地点。但他们有一个挑战需要克服:这 73 个记录中的每一个都存在一定程度的不确定性——温度数据的不确定性,以及化石的确切沉积时间。这张图就是试图解决这个问题。为了理解如何做到这一点,让我们从基础开始。图表的垂直轴显示了根据这 73 个记录,温度偏离长期平均值的程度。水平轴显示时间,从左侧的一万一千多年前到右侧的现在。那些彩色的意大利面是怎么回事?正如 Marcott 所说:

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每种颜色代表我们研究中全球温度重建的一次实现(或模拟,或计算)。在这个图中,有 1000 次这样的实现,它们都基于这 73 个数据集。

但如果只有 73 个数据集,那么这 1000 次“实现”是什么意思?为了确定给定数据不确定性的可能范围,Marcott 及其同事使用了一种称为蒙特卡罗模拟的方法。他通过电子邮件这样向我解释:

蒙特卡罗模拟是如何与这一切联系起来的?每个记录在温度和年代学(时间成分,通常与放射性碳定年法相关)方面都存在一些不确定性。对于每一次实现,所有 73 个记录都被允许在其规定的不确定性范围内独立变化。在允许它们在不确定性范围内变化之后,我们将它们平均起来,以生成全球温度重建。在这种情况下,我们进行了 1000 次,以生成您看到的图表。

我知道。如果你像我一样,你会觉得这有点难理解。但这正是视觉的魅力所在。它传达了基本思想。考虑到数据中已知的不确定性,彩色线条代表了所有的可能性。它们勾勒出了温度在这些记录中随时间变化的范围。对我来说,至少,结果与艺术作品 indistinguishable。右侧的尖峰代表自工业革命以来发生的升温。与过去温度变化相比,其上升的突然性似乎显而易见——在这张记录中是前所未有的。但是,自从我写了这篇帖子的第一个版本以来,Marcott 已经警告我,这张图实际上并没有显示这一点。以下是他发给我的一封电子邮件中关于澄清这项工作重要性的相关部分:

由于整个数据集的分辨率(即每单位时间温度的采样)约为 120 年,而且蒙特卡罗模拟的性质会平滑到大约 300 年以下,我们无法确定这是否是全新世时期独一无二的变化。[所以]说其速率大于过去 11000 年的任何其他情况都是不正确的。在查看我们的温度重建时,它看起来是这样的。[但]实际上,这只是与该数据集相关的分辨率问题。

哈佛大学的 Jeremy Shakun,也是 Marcott 在该论文的合作者之一,最近在 Andrew Revkin 关于该研究的 DotEarth 博客上发表了如下评论:

这里只是快速说明一下。我在采访中提到,由于年代不确定性和我们全球温度重建相对较低的时间分辨率,我们不能确定全新世时期是否存在与当前情况相似的突然全球升温。但值得考虑的是,我们确实有来自世界各地(想想冰芯)的几种高分辨率代理气候记录,如果过去发生了突然的全球升温事件,那么我们可能会期望这些地方记录显示出来……但我的感觉是它们并没有。所以,这并不是说全新世期间没有发生过像今天这样的突然全球事件的硬性证据……但如果非要我打个赌,我可能会押在那一边。

最后,我想指出,虽然这张图表明过去也曾有过和今天一样温暖的时候,但似乎我们很可能很快就会进入一个前所未有的领域,这一点无需任何附加说明。

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