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Beitrag von Dr. Oliver Bothe, Abteilung Küsteneinflüsse und Paläoklima
Es ist eine übliche Annahme in der Klimatologie, dass man aus der Vergangenheit etwas über die Zukunft lernen kann. Ein Teil dieser Annahme ist der Gedanke, dass es Ähnlichkeiten zwischen Vergangenem und sich noch zu Ereignendem gibt, die es ermöglichen, sich auf die Zukunft einzustellen. In der Tat wurden solche Ähnlichkeiten im zweiten Weltkrieg auch zur Wettervorhersage genutzt. Es wurden Entsprechungen in der Vergangenheit für die aktuelle Wettersituation gesucht, um das Wetter vorherzusagen.
Wir können eine solche Suche nach Entsprechungen aber auch nutzen, um mehr über die Vergangenheit und ihr Klima und Wetter zu lernen. Ein Beispiel könnte das Sommerklima in Europa über die letzten 750 Jahren sein. Für diesen Zeitraum stellen internationale Kooperationen eine Reihe von lokalen Paläo-Beobachtungen zur Verfügung. Solche Paläo-Beobachtungen sind indirekt. Sie beruhen auf dem Wissen, dass klimatische Variablen wie Temperatur oder Trockenheit zum Beispiel biologische Prozesse beeinflussten, dass diese Prozesse diese Einflüsse festhielten und dass dies zum Beispiel in Bäumen archiviert wurde. Messungen an diesen Archiven erlauben, indirekte Rückschlüsse über das vergangene Klima zu ziehen, z.B. über zwischenjährliche Temperaturwechsel. Dies ist aber nicht räumlich kontinuierlich möglich, sondern nur an einzelnen Orten.
Wenn wir an räumlich vollständigen Feldern interessiert sind, können wir zum Beispiel in den simulierten Sommertemperaturen in Klima-Simulationen nach Entsprechungen zu den räumlichen Verteilungen suchen, welche wir in den Paläo-Beobachtungen finden. Für ein spezielles Jahr, können wir dann das Feld mit der größten Ähnlichkeit als Analog für diesen Sommer nehmen. Auf diese Weise können wir eine Rekonstruktion des Sommerklimas aus Analoga erstellen.
Dies wird in der vorgestellten Arbeit beschrieben. Die erzeugten Rekonstruktionen ähneln früheren Rekonstruktionen, die mit anderen Methoden gewonnen wurden. Der Hauptfokus der Arbeit liegt aber darauf, auch die Unsicherheiten solcher Analog-Rekonstruktionen zu bestimmen. Wir finden, dass diese Unsicherheiten in der Größenordnung der Unsicherheiten anderer Methoden sind. Das bedeutet aber auch, dass wir Analog-Rekonstruktionen aus einer begrenzten und räumlich verstreuten Anzahl von Paläo-Beobachtungen nicht überinterpretieren dürfen.
Bothe, O., & Zorita, E. (2020): Proxy surrogate reconstructions for Europe and the estimation of their uncertainties. Clim. Past, 16, 341–369, doi:10.5194/cp-16-341-2020
Abstract:
Combining proxy information and climate model simulations reconciles these sources of information about past climates. This, in turn, strengthens our understanding of past climatic changes. The analogue or proxy surrogate reconstruction method is a computationally cheap data assimilation approach, which searches in a pool of simulated climate states the best fit to proxy data. We use the approach to reconstruct European summer mean temperature from the 13th century until present using the Euro 2k set of proxy records and a pool of global climate simulation output fields. Our focus is on quantifying the uncertainty of the reconstruction, because previous applications of the analogue method rarely provided uncertainty ranges. We show several ways of estimating reconstruction uncertainty for the analogue method, which take into account the non-climate part of the variability in each proxy record.
In general, our reconstruction agrees well at multi-decadal timescales with the Euro 2k reconstruction, which was conducted with two different statistical methods and no information from model simulations. In both methodological approaches, the decades around the year 1600 CE were the coldest. However, the approaches disagree on the warmest pre-industrial periods. The reconstructions from the analogue method also represent the local variations of the observed proxies. The diverse uncertainty estimates obtained from our analogue approaches can be locally larger or smaller than the estimates from the Euro 2k effort. Local uncertainties of the temperature reconstructions tend to be large in areas that are poorly covered by the proxy records. Uncertainties highlight the ambiguity of field-based reconstructions constrained by a limited set of proxies.
