利用历史文献、气候模式与数据同化重建1368至1911年东亚温度

我们提出了一种利用重建的东亚气候历史编码序列（REACHES）重建1368年至1911年东亚年度温度的新方法。该时期仪器数据的缺乏对理解过去气候条件构成了重大挑战。REACHES 将中国明清时期的历史文献数字化，将定性描述转换为四级顺序温度量表。然而，这些基于指数的数据偏向于异常或极端天气现象，导致数据空白可能对应正常条件。为了解决这种偏差并重建东亚地区任意点的历史温度，包括没有直接历史数据的地点，我们采用了一个三层统计框架。首先，我们进行克里金插值以插补整个东亚的温度数据，采用零均值假设来处理缺失信息。接下来，我们利用上一个千年集合（LME）再分析数据，并应用分位数映射将克里金插值后的 REACHES 数据校准到摄氏温标。最后，我们引入一种新颖的贝叶斯数据同化方法，将克里金插值后的摄氏数据与 LME 模拟相结合，以提高重建精度。我们使用灵活的非平稳自回归时间序列模型对每个地理位置的 LME 数据进行建模，并采用带有融合套索惩罚的正则化最大似然估计。由此产生的动态分布作为先验，通过卡尔曼滤波结合克里金插值后的摄氏 REACHES 数据进行细化，以产生后验温度估计。这种历史文献、当代气候模型和先进统计方法的全面整合，提高了历史温度重建的准确性，并为未来的环境和气候研究提供了关键资源。