Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phương pháp hiệu chỉnh xác suất cho độ nhạy khí hậu và biến đổi carbon đất trong GENIE-1
Tóm tắt
Để điều tra Thời kỳ Tối đa Băng hà và khí hậu tương lai, chúng tôi "tiền hiệu chỉnh" mô hình phức tạp trung gian GENIE-1 bằng cách áp dụng phương pháp lấy mẫu từ chối đối với các mô phỏng xác định của mô hình. Chúng tôi phát triển khoảng 1.000 bộ tham số tái tạo các đặc điểm chính của khí hậu hiện đại, nhưng không phải là các quan sát chính xác. Điều này cho phép một phạm vi rộng các cường độ phản hồi quy mô lớn mà thường bao gồm khoảng hành vi của các mô hình khí hậu toàn cầu (GCM). Chúng tôi xây dựng một mô hình mô phỏng xác định về độ nhạy khí hậu và định lượng các đóng góp của các tham số khí quyển (±0.93°C, 1σ), thảm thực vật (±0.32°C), đại dương (±0.24°C) và băng biển (±0.14°C) vào tổng độ không chắc chắn. Sau đó, chúng tôi thực hiện một hiệu chỉnh Bayesian bị ràng buộc bởi LGM, kết hợp các điểm xuất phát dựa trên dữ liệu và chính thức tính đến lỗi cấu trúc. Chúng tôi ước tính độ nhạy khí hậu có khả năng (66% độ tin cậy) nằm trong khoảng 2.6–4.4°C, với xác suất đỉnh ở 3.6°C. Chúng tôi ước tính độ lạnh LGM có khả năng nằm trong khoảng 5.3–7.5°C, với xác suất đỉnh ở 6.2°C. Ngoài việc ước tính thay đổi nhiệt độ toàn cầu, chúng tôi áp dụng các tập hợp của mình để đưa ra phân phối xác suất LGM và 2xCO2 cho lưu trữ carbon trên đất, đảo chiều Đại Tây Dương và độ phủ băng biển. Đáng chú ý, dưới 2xCO2, chúng tôi tính toán xác suất 37% rằng lưu trữ carbon trên đất đạt cân bằng bị giảm so với các giá trị hiện đại, vì vậy bẫy carbon trên đất đã trở thành một nguồn phát thải CO2 vào khí quyển.
Từ khóa
#Thời kỳ Tối đa Băng hà #độ nhạy khí hậu #hiệu chỉnh Bayesian #carbon đất #mô hình GENIE-1Tài liệu tham khảo
Annan JD, Hargreaves JC (2006) Using multiple observationally-based constraints to estimate climate sensitivity. Geophys Res Lett 33:L06704. doi:10.1029/2005GL025259
Annan JD, Hargreaves JC, Ohgaito R, Abe-Ouchi A, Emori S (2005) Efficiently constraining climate sensitivity with ensembles of paleoclimate simulations. SOLA 1:181–184. doi:10.2151/sola.2005-047
Arrhenius S (1896) On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground. Philos Mag 41:237–276
Ballantyne AP, Lavine M, Crowley TJ, Liu J, Baker PB (2005) Meta-analysis of tropical surface temperatures during the last Glacial maximum. Geophys Res Lett 32:L05712. doi:10.1029/2004GL021217
Beaumont MA, Zhang W, Balding DJ (2002) Approximate Bayesian computation in population genetics. Genetics 162:2025–2035
Berger A (1978) Long term variations of caloric insolation resulting from the Earth’s orbital elements. Quat Res 9:139–167. doi:10.1016/0033-5894(78)90064-9
Claquin T et al (2003) Radiative forcing of climate by ice-age atmospheric dust. Clim Dyn 20:193–202. doi:10.1007/s00382-002-0269-1
Colman R, McAvaney B (2009) Climate feedbacks under a broad range of forcing. Geophys Res Lett 36:L01702. doi:10.1029/2008GL036268
Crucifix M (2006) Does the last glacial maximum constrain climate sensitivity? Geophys Res Lett 33:L18701. doi:10.1029/2006GL027137
Edwards NR, Marsh R (2005) Uncertainties due to transport-parameter sensitivity in an efficient 3-D ocean-climate model. Clim Dyn 24:415–433. doi:10.1007/s00382-004-0508-8
Ferreira D, Marshall J, Heimbach P (2005) Estimating eddy stresses by fitting dynamics to observations using a residual-mean ocean circulation model and its adjoint. J Phys Oceanogr 35:1891–1910. doi:10.1175/JPO2785.1
Friedlingstein P et al (2006) Climate-carbon cycle feedback analysis: results from the C4MIP model intercomparison. J Clim 19:3337–3353. doi:10.1175/JCLI3800.1
Hargreaves JC, Abe-Ouchi A, Annan JD (2007) Linking glacial and future climates through and ensemble of GCM simulations. Clim Past 3:77–87
IPCC (2007) Climate change 2007: the physical science basis. Cambridge University Press, Cambridge
Knutti R, Stocker TF, Joos F, Plattner G-K (2002) Constraints on radiative forcing and future climate change from observations and climate model ensembles. Nature 416:719–723
Krinner G, Genthon C (1998) GCM simulations of the last glacial maximum surface climate of Greenland and Antarctica. Clim Dyn 14:741–758. doi:10.1007/s003820050252
Lea DW (2004) The100,000-year cycle in tropical SST, greenhouse forcing, and climate sensitivity. J Clim 17:2170–2179. doi:10.1175/1520-0442(2004)017<2170:TYCITS>2.0.CO;2
Lenton TM, Huntingford C (2003) Global terrestrial carbon storage and uncertainties in its temperature sensitivity examined with a simple model. Glob Change Biol 9:1333–1352. doi:10.1046/j.1365-2486.2003.00674.x
Lenton TM, Williamson MS, Edwards NR, Marsh R, Price AR, Ridgwell AJ, Shepherd JG, Cox SJ, The GENIE team (2006) Millennial timescale carbon cycle and climate change in an efficient Earth system model. Clim Dyn 26:687–711. doi:10.1007/s00382-006-0109-9
Lunt DJ, Williamson MS, Valdes PJ, Lenton TM, Marsh R (2006) Comparing transient, accelerated, and equilibrium simulations of the last 30,000 years with the GENIE-1 model. Clim Past 2:221–235
Marsh R, Yool A, Lenton TM, Gulamali MY, Edwards NR, Shepherd JG, Krznaric M, Newhouse S, Cox SJ (2004) Bistability of the thermohaline circulation identified through comprehensive 2-parameter sweeps of an efficient climate model. Clim Dyn 23:761–777. doi:10.1007/s00382-004-0474-1
Masson-Delmotte V, Kageyama M, Braconnot P, Charbit S, Krinner G, Ritz C, Guilyardi E, Jouzel J, Abe-Ouchi A, Crucifix M, Gladstone RM, Hewitt CD, Jitoh A, LeGrande AN, Marti O, Merkel U, Motoi T, Ohgaito R, Otto-Bliesner B, Peltier WR, Ross I, Valdes PJ, Vettoretti G, Weber SL, Wolk F, Yu Y (2006) Past and future polar amplification of climate change: climate model intercomparisons and ice-core constraints. Clim Dyn 26:513–529. doi:10.1007/s00382-005-0081-9
Matthews HD, Caldeira K (2007) Transient climate-carbon simulations of planetary geoengineering. Proc Natl Acad Sci USA 104:9949–9954. doi:10.1073/pnas.0700419104
Murphy JM, Booth BBB, Collins M, Harris GR, Sexton DMH, Webb MJ (2007) A methodology for probabilistic predictions of regional climate change from perturbed physics ensembles. Philos Trans R Soc A 365:1993–2028. doi:10.1098/rsta.2007.2077
Olsen JS, Watts JA, Allison LJ (1985) World major ecosystem complexes ranked by carbon in live vegetation. NDP-017, Carbon Dioxide Information Analysis Centre. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge
Peltier WR (1994) Ice age paleotopography. Science 265:195–201. doi:10.1126/science.265.5169.195
Peng CH, Guiot J, van Campo E (1998) Estimating changes in terrestrial vegetation and carbon storage: using palaeoecological data and models. Quat Sci Rev 17:719–735. doi:10.1016/S0277-3791(97)00045-0
R Development Core Team (2004) R: a language and environment for statistical computing, R foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. ISBN 3-900051-00-3, http://www.R-project.org
Rougier J (2007) Probabilistic inference for future climate using an ensemble of climate model evaluations. Clim Change 81:247–264. doi:10.1007/s10584-006-9156-9
Rougier J, Cameron D, Edwards NR, Price AR (in preparation) Precalibrating an intermediate complexity climate model (EMIC)
Saltelli A, Chan K, Scott M (2000) Sensitivity analysis. Wiley, New York
Santner T, Williams B, Notz W (2003) The design and analysis of computer experiments. Springer, New York
Schneider von Deimling T, Held H, Ganopolski A, Rahmstorf S (2006a) Climate sensitivity estimated from ensemble calculations of glacial climate. Clim Dyn 27:149–163. doi:1007/s00382-006-0126-8
Schneider von Deimling T, Ganopolsky A, Held H, Rahmstorf S (2006b) How cold was the last glacial maximum? Geophys Res Lett 33:L14709. doi:10.1029/2006GL026484
Soden BJ, Held IM (2006) An assessment of climate feedbacks in coupled ocean–atmosphere models. J Clim 19:3354–3360
Stainforth DA et al (2005) Uncertainty in predictions of the climate response to rising levels of greenhouse gases. Nature 433:403–406. doi:10.1038/nature03301
Thompson SL, Warren SG (1982) Parametization of outgoing infrared radiation derived from detailed radiative calculations. J Atmos Sci 39:2667–2680. doi:10.1175/1520-0469(1982)039<2667:POOIRD>2.0.CO;2
Venables WN, Ripley BD (2002) Modern applied statistics with S, 4th edn. Springer, New York
Webb MJ et al (2006) On the contribution of local feedback mechanisms to the range of climate sensitivity in two GCM ensembles. Clim Dyn 27:17–38. doi:10.1007/s00382-006-0111-2
Weber SL, Drijfhout SS, Abe-Ouchi A, Crucifix M, Eby M, Ganopolski A, Murakami S, Otto-Bliesner B, Peltier WR (2007) The modern and glacial overturning circulation in the Atlantic ocean in PMIP coupled model simulations. Clim Past 3:51–64
Williamson MS, Lenton TM, Shepherd JG, Edwards NR (2006) An efficient numerical terrestrial scheme (ENST) for earth system modelling. Ecol Modell 198:362–374. doi:10.1016/j.ecolmodel.2006.05.027
Wullshleger SD, Post WM, King AW (1995) On the potential for a CO2 fertilization effect in forests: estimates of the biotic growth factor based on 58 controlled exposure studies? In: Woodwell GM, Mackenzie FT (eds) Biotic feedbacks in the global system: will the warming feed the warming. Oxford University Press, Oxford, pp 85–107
Zaucker F, Broecker WS (1992) The influence of atmospheric moisture transport on the freshwater balance of the Atlantic drainage basin: general circulation model simulations and observations. J Geophys Res 97:2765–2773