A statistical framework for comparing paleoclimate data and climate model simulations


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/01/2013
End date: 31/12/2017
Funding: 4800000 SEK


Description

Ett statistiskt ramverk för jämförelse av paleoklimatdata och klimatmodellsimuleringar Frågan om framtida klimatförändringar orsakade av människan är numera dagligen aktuell. Intensiv forskning pågår om hur klimatsystemet fungerar och hur vi påverkar det. Tusentals forskare med många olika specialiteter från hela världen bidrar och det sammanvägda kunskapsläget har presenterats med ungefär 5 års intervall av FNs klimatpanel (IPCC) sedan 1990. För att förstå klimatet idag och hur vi kan komma att påverka det i den närmaste framtiden, behöver vi även en tydlig bild av klimatet i det förflutna. Mätningar av klimatvariabler som temperatur och nederbörd finns bara för ett relativt kort tidsintervall, mestadels ungefär 150 år. För att få veta någonting om klimatet längre tillbaka i tiden är man hänvisad till sk proxydata: man hämtar information från studier av olika "klimatarkiv", som exempelvis trädens årsringar, droppstenar i grottor, isen i inlandsisar, sediment på botten av sjöar och på havsbottnar eller historiska dokument. Klimatinformationen i dessa arkiv måste sedan översättas (kalibreras) så att de motsvarar meteorologiska variabler som nederbörd eller temperatur. Detta är ett statistiskt problem som ofta är komplicerat eftersom det finns ett flertal faktorer - även sådant som inte har med klimatet att göra - som påverkar informationen i arkiven. Individuella klimatrekonstruktioner från närliggande platser kan därför uppvisa tydliga skillnader vad gäller det rekonstruerade klimatets variabilitet. Att jämföra och värdera ett flertal rekonstruktioner är därför en viktig uppgift som kräver både statistisk och klimatologisk kompetens. För att förstå hur klimatet fungerar räcker det dock inte med att studera proxydata. Vi måste också göra avancerade datorsimuleringar av hela klimatsystemet och hur det varierat under olika tidsperioder med olika klimatpåverkande faktorer. Därefter kan vi jämföra resultaten med klimatrekonstruktionerna. Inom loppet av några få år har antalet sådana simuleringar ökat dramatiskt, och de har blivit både mer sofistikerade och mer realistiska. I ett tidigare projekt, finansierat av Vetenskapsrådet, har vi utarbetat en statistisk metod för utvärdering av sådana klimatmodellsimuleringar mot klimatrekonstruktioner. Ett av syftena med det nya projektet är att förbättra den metoden och göra den mera realistisk, bland annat med avseende på den typ av osäkerhet som kan förekomma i data, både från klimatmodeller och proxydata. För detta ändamål krävs kunskap om instrumentella klimatobservationer och klimatproxydata, om klimatsystemet och klimatmodellering, samt kompetens i statistisk modell- och metodutveckling. Projektgruppen är därför sammansatt för att omfatta ett samarbete mellan flera forskare som var och en kan bidra med sin specialitet. Inom projektet kommer vi att särskilt inrikta oss på att besvara två viktiga frågor inom klimatforskning: - Hur mycket har naturliga faktorer påverkat klimatet på jorden under senaste 1000 åren? - Är regionen kring Barents hav speciellt viktig för att förklara den exceptionellt snabba uppvärmningen i Arktis? Den första frågan handlar främst om att förbättra kunskapen om hur stor den klimatpåverkan är som orsakas av variationer i solens utstrålning. Detta har sedan länge varit en kontroversiell fråga, som inte så lätt kan besvaras därför att det inte finns några direkta mätningar av solens utstrålning längre tillbaka än ca 30 år. Det råder därför olika uppfattningar om storleken på solstrålningens variationer, och vi avser att undersöka vilka alternativ som i statistisk bemärkelse bäst förklarar de klimatobservationer som observeras i proxydata genom att jämföra dessa med ett flertal klimatmodellsimuleringar drivna med alternativa solvariationer för senaste 1000 åren. Inom den andra frågan vill vi undersöka orsakerna till att Arktis, och i synnerhet Barents hav, tycks värmas upp i mycket snabbare takt än resten av jorden. Även för detta ändamål kommer vi att använda data från såväl klimatrekonstruktioner som klimatmodellsimuleringar, där de senare kan användas till att identifiera möjliga klimatologiska orsakssamband. En liknande uppvärmning av denna region tycks ha ägt rum för ca 6000 år sedan, men av andra orsaker, och detta kan användas för att bättre förstå det som händer nu. Detta problem har en specifikt rumslig aspekt, som kräver särskilda statistiska metoder.

Last updated on 2017-22-03 at 07:09