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撰文：戴维·阿佩尔（David AppeII）
翻译：蔡萌萌
重建历史时期的气温数据并不是一件容易的事情，使用一种新的分析方法，科学家画出了一张更好的气温升高“曲棍”图。这有助于我们对历史时期地球上的气候变化有一个更直观的认识和理解。
冰期（gIaciaI period）是指在一个“冰河时期”之中，一段持续的全球低温、大陆冰盖大幅度向赤道延伸的时期。而间冰期是指两次冰期之间，全球温度较高，大陆冰盖大幅度消融退缩的时期。一个冰河时期由冰期、间冰期交替反复旋回。目前地球处于1.1万年前开始的间冰期，这也是全新世的开始。冰期内部的冷暖交替的时段，分别称为冰段（或称作副冰期、冰阶）与间冰段（或称作间冰阶）。
“曲棍”图（hockey stick）既是气候变化争论的核心，又是双方论战的攻击标靶。图上显示了过去200万年来北半球的平均气温：温度变化曲线一直都相对平稳，直到20世纪开始骤然上升——就像一根尾端朝上的曲棍球球棍。气候变暖的质疑者们一直在责难图中气温数值的推算过程。科学家利用一种全新的不同方法，重建出过去600年间的气温变化，得出了与“曲棍”图类似的结果。这或许有助于扫除长期徘徊不去的质疑声。
“曲棍”图显示了气温的变化情况，这些气温数据有时候是从自然界的记录中推算出来的。比如，下方所示的年轮就表明，20世纪出现了一个变暖峰值。
“曲棍”图诞生于1998年，由目前任教于美国宾夕法尼亚州立大学的迈克尔·曼（Michael Mann）及其同事共同建立（后来又有多位气候学家对图进行过修正）。重建历史气温数据并不容易：研究者必须综合各种信息来源，包括树的年轮、珊瑚钻探、松果、冰芯以及其他自然界的记录，然后将这些信息转化成历史上特定时间和地点的气温数据。这样的温度信息“载体”在空间和时间上都是离散且不完整的。迈克尔·曼采用的方法是：利用近期“载体”与仪器（如温度计）共存的情况，估算“载体”温度与实测温度之间的关系；然后再根据这种关系，利用数学外推法计算更久远的气温。
美国哈佛大学的马丁·廷利（Martin Tingley）则认为，他自己的方法“更容易操作，也容易传导不确定性”——这里的“传导不确定性”是指，能够计算数据固有的局限性如何影响对任意时刻温度值的计算。这种方法还可以灵活调整，用于计算气候科学里的其他问题，比如降雨和干旱，甚至可以用来预计未来大气中二氧化碳累计增长的速率。廷利和他的论文导师彼得·许贝斯（Peter Huybers）合写的论文，已经被投递给了《气候杂志》（ Journal of Climate ）。
迈克尔·曼觉得，廷利和许贝斯的新方法“很有前途”。这种方法假设，相邻的“载体”可以简单地关联起来，不论这种“相邻”是地理位置相邻，还是同一位置在年份上前后相邻。比如说，相邻地区上世纪的测量气温，关联程度似乎随距离的增长而指数下降，“半衰距离”（类似于半衰期）约为4,000千米。
廷利假定，“载体”温度与真实温度之间存在一种简单的线性关系。然后根据“载体”温度和（可能同时存在的）实测温度，利用贝叶斯统计法确定上述关系。许贝斯解释说，借助贝叶斯描述方法，“我们可以从现有的若干组观察数据出发，尝试估算过去某一温度出现的可能概率”。
不过，这种方法计算量大得惊人，涉及复杂的矩阵代数（matrix algebra）。代入“载体”温度和实测温度的初始值（在那些两种数据都已知的重叠区域），这种方法就可以向前回溯，进一步明确其他时刻两种数据之间的关联。为了确定历史气温，廷利往往不得不借助大约一百万个矩阵，每个矩阵都由1,296行和1,296列构成。
廷利在2009年稍早前的一次学术会议上介绍了他的初步研究结果。这项研究专注于北纬45至85度之间过去600年来的“载体”数据，结果发现上世纪90年代是600年来最热的10年，1995年是其中最热的一年。（发生厄尔尼诺现象的1998年是北美洲和格陵兰岛最热的一年，但并不是亚欧大陆北部最热的一年。）他还发现，20世纪是升温速度最快的一个世纪，而变温速度最快的则是17世纪的头十年（甚至超过了以前重建的历史气温中的最快变化速度）——不过由于所谓的小冰期（Little Ice Age），当时的气温在朝变冷的方向发展。
定性地来看，廷利的计算结果和以前重建的历史气温曲线一样，形状大致类似于一根“曲棍”。或许更为重要的是，他的分析暗示，对北半球近200万年来所有可用的“载体”数据进行类似的分析之后，应该会得到一个在统计学上更高级的“曲棍”图结果。廷利目前在美国北卡罗来纳州三角科技园的统计与应用数学科学研究所做博士后，他计划将他的模型加以拓展，以便考察美国西南部的历史干旱情况，还会在更大的时间和空间范围内重建气温数据。