出土的冰河时代气候线索

非洲坦噶尼喀湖下的沉积物储存化学物质，为古气候学家提供有关古代大气条件的信息。莱斯大学教授创建了一个计算模型，可以帮助他们找到所发现的内容。

在上一个冰河时代，地球有多冷?真相可能位于湖泊深处，可以帮助预测地球将再次变暖。湖床中的沉积物保存了过去时代的化学记录，其中包括上述大气的同时状态。由赖斯大学教授及其同事领导的科学家们设计了一种新的计算模型来解释他们揭示的内容。地球，环境和行星科学助理教授西尔维亚·迪和她的同事创建了一个计算湖泊代理系统模型，以更直接地与可测量的气候模型变量相关联的方式翻译来自湖面水域深处的数据。

他们的工作是由Dee创建的名为PRYSM的公共软件平台的一部分，并在美国地球物理联盟期刊Paleoceanography andPaleoclimatology中有所描述。研究过去气候的科学家分析来自珊瑚和冰芯等档案的地球化学信号，或者在古树环中编码，但不是每个人都以同样的方式解释数据。Dee的任务是设计简单的模型，帮助用气候模型更均匀地解释对过去气候的观察，并在此过程中使这些宝贵的档案与未来气候变化的研究更加相关。

“我们的气候模型模拟可以追溯到几千年前，”今年加入赖斯的迪伊说。“它们帮助我们了解过去温度和降水变化的驱动因素，但我们必须使用过去的气候数据来确定模型。

“例如，如果一个气候模型显示出与湖泊温度重建的强烈一致，我们可以得出结论，这个模型的物理学是强大的，它可以更好地模拟未来人为变暖将会发生的事情。”湖床存储了层状沉积物中气候历史的证据，可通过提取岩心进行分析和标注。Dee的研究使用气候模型数据来探索和理解科学家用于在给定时间内重建大气条件的湖泊档案。“我们在地球上拥有的一些最丰富的温度和降水历史来自湖泊，”迪伊说。“人们多年来一直在测量沉积物中的指标，但将这些数据与气候模型进行比较并不是直截了当的。“这就是我进来的地方，”她说。“我是一群科学家的一员，专注于在气候模型告诉我们气候系统过去的变化和数据告诉我们的内容之间进行转换。”Dee和她的团队模拟了非洲，马拉维和坦噶尼喀两个湖泊的湖泊温度和气候档案，大约在21000年前延伸到最后一次冰川最大值，当时全球气温估计比现在低3至5摄氏度。

“这是气候学家的明确目标，”她说。“我们有过去的线索告诉我们这个非洲有多冷。这是地球气候史上最后一次由于二氧化碳强迫导致平均气候发生剧烈变化，我们将其用作气候试验台模特表演。“在测试案例中，PRYSM的模拟显示湖水温度代表低估了气温变化。“人们通常认为沉积物中的湖水温度重建反映了气温的变化，”迪伊说。“我们假设它们串联变化。我们的模型模拟显示湖泊实际上阻尼了温度信号。

“例如，如果模拟的空气温度显示自非洲最后一次冰川最大值以来温度升高了4摄氏度，并且湖泊将这一信号抑制到3度，我们可能错误地断定空气温度比实际温度高出一整度。我们基本上能够量化我们对过去温度变化的解释可能会产生多少误差。这些错误仅由湖泊引起，“她说。

“知道这一点非常重要，”迪伊说。“这些湖泊重建是一些唯一的数据，可以帮助我们了解在变暖的世界中非洲的气温如何演变。我们希望PRYSM能够更有信心地帮助消除这些气候变化。”开源PRYSM是2.0版本，专门用于模拟湖泊中的气候档案。Dee建造了第一个版本来模拟冰芯，珊瑚，洞穴沉积物和树环纤维素。

她和她的同事计划随着时间的推移增加更多已知的古气候代理。因为PRYSM是开源的，任何人都可以访问代码(通过GitHub)并对其进行增强。“我正试图让建模和古气候社区的每个人互相交谈，”迪伊说。“PRYSM旨在让两个社区都能理解我们无法将苹果与橙子进行比较。我们需要以更正式的方式比较古气候数据和模型模拟，并且这样做，我们希望能够大大改善我们对过去气候变化的解释。

“能够获得过去温度快照的好处在于，我们可以更好地了解地球将如何对持续的人为气候变化作出反应，”她说。“我们直接测量了过去150年发生的情况。但如果我们回顾一下，我们的二氧化碳变化会更大，火山活动的变化会更大，地球上的冰盖会变大。这些都是重锤。它们帮助我们了解气候如何对更强的强迫作出反应。“

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