Det er bare de siste 150 år at vi har målinger av jordas overflatetemperatur. Når forskerne studerer klimaet lengre bakover i tid, må de derfor bruke statistikk eller naturens egne historiske arkiv.

Tine Nilsen ved UiT- Norges arktiske universitet har kombinert begge deler i sitt forskingsprosjekt.

– Vår forskningsgruppe har tidligere utarbeidet en klimamodell som samsvarer godt med målte observasjoner bakover i tid. Vi ville finne ut om vi kan styrke denne klimamodellen med proxy-data, det vil si informasjon som er lagret i naturen, som for eksempel i treringer, i skallet på mikrofossiler fra havbunnen og i iskjerner.  

– Ved å bygge inn data fra naturens egne arkiver håper vi å styrke våre statistiske modeller, ikke bare for hundrevis, men også for tusenvis av år tilbake i tid, forteller Nilsen, som nylig har skrevet en doktorgradsavhandling på temaet.

Naturens eget arkiv

Jordklodens langtidshukommelse blir ivaretatt av havet fordi det holder bedre på varmen enn atmosfæren. I tillegg kan altså klodens historie avleses i levende og døde planter, dyr og mineraler.

I Nilsens forskning er en klimamodell for langtidshukommelse kombinert med tallmateriale fra iskjerner, trær og mikrofossiler.

Datamaterialet er samlet inn over mange tiår av forskere fra hele verden. Iskjernene ble boret opp fra isbreer på Grønland og i Antarktis. Data fra treringene stammer fra skogområder i Eurasia og Nord-Amerika, og mikroorganismene lå i et historisk arkiv på havets bunn i Atlanterhavet. 

Nilsen har samarbeidet nært med Norsk Polarinstitutt, som har samlet inn noe av dette materialet.

Ifølge matematikeren er det felles for alle disse dataene at de er et produkt av sin tid. Klimaet og temperatur satte sitt preg på avsetninger og vekst og sesong-variasjoner gjenspeiles som årringer og lagvise avsetninger av snø og is.

Temperatur bare èn av mange faktorer

– Men, forklarer Nilsen, det er veldig viktig å huske på at temperatur bare er en av mange faktorer som påvirket organismene på gitte tidspunktet i historien. For eksempel vil veksten til et tre være et resultat av ikke bare temperatur, men solforhold, vanntilgang, jordsmonn, innsekter og parasitter.

Dette regnes som «feilkilder» og forskere som bruker modellene må være klar over at proxy-data bare er indirekte indikatorer, slik at de ikke leser for mye informasjon ut av usikre data.

Støy overgår signalet

– I det hele tatt må vi bruke andre briller når vi leser en klimamodell basert på proxy-data enn når vi ser på en modell basert på instrumentelle data, poengterer matematikeren.

I noen tilfeller kan usikkerheten i avlesingen være like stor som verdien i seg selv, det vil si at støyen overgår signalet, og da har dataene liten verdi.

– Med mitt arbeid ønsker jeg å bidra til at vi får større sikkerhet i rekonstruksjon av klimaet og prognoser for fremtiden.

– Klimamodellen vår med langtidshukommelse fungerer godt til å beskrive klimaet tilbake til siste istid, altså fra 11 000 år tilbake i tid og frem til i dag, men når vi går lengre tilbake i historien, kan vi ikke anvende denne modellen. Jeg har derfor konsentrert meg om å studere proxy-data i dette tidsrommet, oppsummerer Nilsen.

Etter doktorgradsprosjektet fortsetter hun som forsker ved Institutt for matematikk og statistikk på UiT. Der skal hun jobbe videre med tidsrekkeanalyser, nå for å undersøke forhistoriske skogbranner i arktiske områder.

Referanse: 

Tine Nilsen: Long-range memory in Earth’s climate response – analysis of paleoclimate records and climate model simulations. Doktorgradsavhandling, UiT 2018.