Количественные реконструкции палеоклимата широко используются для оценки эффективности климатической модели, поскольку метеорологические данные охватывают лишь около 250 лет и относительно скромный диапазон изменчивости климата. Палео-запись дает возможность исследовать работу модели через определенные промежутки времени, когда форсирование и климатическая реакция были значительными и сопоставимыми с изменениями, ожидаемыми в 21 веке.
Записи пыльцы являются наиболее пространственно обширными и широко доступными источниками данных для количественной реконструкции прошлых климатических условий. Их полезность отражает тот факт, что климат оказывает сильное влияние на распределение растительности и что записи могут быть датированы с использованием радиоуглеродных технологий.
Существует длительная история реконструкции палеоклимата из пыльцы с использованием таких методов, как обратная регрессия, функции переноса, современные аналоги и поверхности отклика. Крупномасштабные реконструкции были проведены во многих регионах, включая Северную Америку, Европу, Грузию, Евразию, Африку, Китай и Новую Зеландию.
Многие реконструкции на основе пыльцы основаны на той или иной форме современной аналоговой техники, в которой современные отношения между пыльцевыми сообществами и климатическими переменными применяются к палео-объединениям для вывода о прошлых климатических состояниях.
Сходство между сборками измеряется с помощью квадратного расстояния аккордов (SCD), при этом для определения климата палео-собрания используются современные аналоги, которые проходят определенный порог. Однако есть и ряд других аналитических решений, которые также необходимо принять для проведения современных аналоговых реконструкций.
Первый - это выбор метода выбора подходящих аналогов путем перекрестной валидации. Бутстраппинг сравнивает сборку с подмножеством случайно выбранных сборок и повторяет сравнения заранее заданное количество раз. Второе решение заключается в оптимальном количестве аналогов для минимизации вероятности либо ошибочного определения аналогов двух образцов (ошибки первого типа), либо признания двух аналогичных образцов не аналогами (ошибки второго типа). Обычная практика заключается в использовании от 5 до 10 аналогов, при этом точное число определяется с использованием наименьшей среднеквадратической погрешности прогнозирования (RMSEP).
Характер самих образцов пыльцы также может повлиять на реконструкцию. Пробы керна, взятые в озерах или торфяниках умеренного размера, должны обеспечить хорошую регистрацию региональных пыльцевых дождей и, следовательно, региональной растительности и климата.
Однако практические соображения означают, что отбор проб на таких участках не всегда возможен, и поэтому поверхностные пробы с других участков бассейна или из других сред часто используются либо для проверки репрезентативности образцов керна, либо для расширения диапазона климатического пространства. Однако, как репрезентативность, так и сохранение пыльцы зависят от типа поверхностного образца.
Например, пробы влажных отложений менее подвержены проблемам сохранения, чем образцы поверхностных почв. Пробы из закрытого грунта с большей вероятностью отражают местную растительность, чем пробы из открытого грунта. Хотя в ряде исследований были выявлены различия в отборе проб между обычными поверхностными типами проб, было проведено ограниченное число исследований о влиянии отбора проб на количественную реконструкцию климата. Заметным исключением является исследование Goringa, в котором рассматривается влияние использования образцов из различных осадочных сред в Западной Северной Америке на реконструкцию климата, полученное с помощью нескольких статистических методов.
Они показали, что воздействие выборочного типа варьируется в зависимости от используемого статистического метода, но может оказывать заметное влияние на реконструкции. Goring отмечает, что воздействие может варьироваться в зависимости от региона и флоры; в Австралии таких исследований не проводилось. Таким образом, наш основной вопрос заключается в том, насколько различны могут быть две группы пыльцы, прежде чем это повлияет на восстановление австралийского климата?
Этот вопрос также лежит в основе решений о временном усреднении. Обычной практикой является представление результатов реконструкции палеоклимата в среднем или в пределах выбранного временного окна, обычно через 1000 лет для голоцена и иногда до 2000 лет для ледниковых периодов.
Эти довольно большие временные окна предназначены для минимизации погрешностей при датировке и калибровке. Они также обеспечивают, чтобы, несмотря на тенденцию к сокращению количества проб со временем из-за сжатия донных отложений, на всех участках имелось достаточно проб, чтобы восстановить географическую структуру.
Временное усреднение можно проводить либо по реконструкции отдельных образцов, либо по одной составной выборке, созданной путем усреднения или объединения результатов подсчета отдельных образцов пыльцы, но систематической оценки того, какой метод является более подходящим, не проводилось.
И последнее соображение - влияние пространственного разрешения используемого современного климата. Аналоговый климат может быть получен путем интерполяции между метеорологическими станциями или по сетчатой климатологии.
Наиболее широко доступные наборы данных расположены по сетке с разрешением 0,5°, однако в настоящее время для некоторых регионов доступны более точные наборы данных с разрешением. Хотя поднимался вопрос о том, что интерполированные или расположенные по сетке координат климатические условия не позволяют собрать аналоги для конкретного участка или выборки, воздействие изменения размера климатической сетки исходных климатических данных на аналоговые реконструкции систематически не оценивалось.
Попытки количественной реконструкции климата в Австралии предпринимались относительно редко. Единственная на сегодняшний день реконструкция на всем континенте является частью синтеза PAGES 2k, австралийский компонент которого основан не на пыльце, а на кораллах, кольцах деревьев и документальных записях, и охватывает только последнее тысячелетие.
Однако компиляции пыльцы происходят в субконтинентальном и континентальном масштабе. D'Costa and Kershaw документируют климатические диапазоны ключевых таксонов, используя Базу данных загрязнителей Юго-Восточной Австралии (SEAPD), но не проводят количественных реконструкций. Целью работы Picketta была реконструкция моделей палеомелиорации, хотя они и позволяют сделать качественные выводы о климате прошлых лет на основе этих моделей. Cook and van der Kaars использовали SEAPD и компиляцию образцов пыльцы Северной Австралии для проверки возможности использования подхода, основанного на функции переноса, для количественной реконструкции климата. Van der Kaars впоследствии применили эту методологию к одному морскому ядру из северо-западной Австралии и провели реконструкцию нескольких климатических переменных, которая началась 100 000 лет назад.
Одной из трудностей в восстановлении палеоклимата из пыльцы в Австралии является засушливая природа большей части континента, что приводит к серьезным проблемам с ее сохранением. Палео-сайты ограничены небольшим пространством и, таким образом, образуют ограниченный диапазон климатического пространства. Это привело к отбору проб менее типичной окружающей среды, такой как устья рек, речные отложения и артезианский весенний сток, с целью расширения климатического пространства, охваченного пробами.
Другая проблема заключается в том, в какой степени внедрение экзотических таксонов, таких как Pinus и Plantago lanceolata, во время европейского поселения Австралии в середине 19 века влияет на надежность современных образцов в качестве аналогов. Несколько исследований показали, что европейские поселения оказали значительное воздействие на окружающую среду Австралии в результате интродукции новых видов (экзотическая пыльца), пожаров (древесный уголь) и эрозии (магнитная восприимчивость).
Кершоу полагает, что влияние европейских поселений на пыльцевые сообщества достаточно для того, чтобы использовать в качестве современных образцов для реконструкции только усредненные доевропейские образцы из SEAPD, хотя они никогда не проверяли влияние использования пост-европейских образцов. Однако современные образцы регулярно и успешно используются для количественной реконструкции палеоклимата в других частях мира, несмотря на присутствие интродуцированных видов.
Таким образом, остается вопрос о том, оказало ли европейское поселение достаточное влияние на способность современных образцов пыльцы Австралии обеспечить надежную реконструкцию современного климата и, следовательно, предоставить соответствующие аналоги для палео-восстановительных работ.