Yliopiston etusivulle Suomeksi På svenska In English Helsingin yliopisto

Quantitative climate reconstructions based on fossil pollen : novel approaches to calibration, validation, and spatial data analysis

Show full item record

Files in this item

Files Description Size Format View/Open
quantita.pdf 744.9Kb PDF View/Open
Use this URL to link or cite this item: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-6322-0
Vie RefWorksiin
Title: Quantitative climate reconstructions based on fossil pollen : novel approaches to calibration, validation, and spatial data analysis
Author: Salonen, J Sakari
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography, Geology
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Palaeoclimatic reconstructions from fossil proxies have provided important insights into the natural variability of climate in the late Quaternary. However, major challenges remain in ensuring the robustness of these reconstructions. Multiple factors may introduce variability and biases into the palaeoclimatic estimates. For example, quantitative reconstructions use diverse modern calibration data-sets, and a wide variety of numerical calibration methods. While the choice of calibration data-set and calibration method may significantly influence the reconstructions, the comparison and analysis of these data-sets and methods have received relatively little attention. Further challenges are presented by the validation of the prepared reconstructions and the identification of climatic variables which can be robustly reconstructed from a given proxy.

In this work, summer temperature reconstructions are prepared based on late-Quaternary pollen sequences from northern Finland and northern Russia, covering the Holocene and the early part of the last glacial period (Marine Isotope Stages 5d c). The major aim of this work is to validate these reconstructions and to identify sources of bias in them. Reconstructions are prepared using a number of different calibration methods and calibration sets, to analyse the between-reconstruction variability introduced by the choice of calibration method and calibration set. In addition, novel regression tree methods are used to test the ecological significance of different climatic factors, with the aim of identifying parameters which could feasibly be reconstructed.

In the results, it is found that the choice of calibration method, calibration data-set, and fossil pollen sequence can all significantly affect the reconstruction. The problems in choosing calibration data are especially acute in pre-Holocene reconstructions, as it is difficult to find representative calibration data for reconstructions from non-analogue palaeoclimates which become increasingly common in the more distant past. First-order trends in the reconstructed palaeoclimates are found to be relatively robust. However, the degree of between-reconstruction variability stresses the importance of independent validation, and suggests that ensemble reconstructions using different methods and proxies should be increasingly relied on.

The analysis of climatic response in northern European modern pollen samples by regression trees suggests secondary climatic determinants such as winter temperature and continentality to have major ecological influence, in addition to summer temperature which has been the most commonly reconstructed variable in palaeoclimatic studies. This suggests the potential to reconstruct the secondary parameters from fossil pollen. However, validating the robustness of secondary-parameter reconstructions remains a major challenge for future studies.Väitöstutkimuksessa selvitettiin Pohjois-Euroopan ilmaston kehitystä viimeisten noin sadantuhannen vuoden aikana. Tutkimus perustuu Euroopan puoleisen Pohjois-Venäjän tundra-alueelta ja Pohjois-Suomesta kerättyihin kasvifossiiliaineistoihin. Tutkimus edustaa paleoklimatologiaa eli tutkimusalaa, joka pyrkii selvittämään ilmastossa erittäin pitkillä aikaväleillä, tuhansien ja miljoonien vuosien aikana tapahtuneita muutoksia.

Tutkimuksessa tehtiin niin sanottuja rekonstruktioita Pohjois-Euroopan ilmastosta ja kasvillisuudesta fossiiliaineistojen perusteella: tuhansien vuosien takaisten ilmastojen ja kasvillisuuden piirteitä arvioitiin tutkimalla eri-ikäisissä maaperän kerrostumissa säilyneitä fossiileita. Tässä tutkimuksessa erityishuomion kohteena olivat fossiiliset siitepölyhiukkaset. Fossiilisten siitepölyjen lajisuhteiden perusteella arvioitiin muinaisten ilmastovaiheiden lämpötiloja käyttämällä erilaisia tilastollisia menetelmiä.

Yksi väitöstutkimuksen keskeisistä tuloksista koskee Euroopan puoleisen Pohjois-Venäjän tundra-alueen herkkyyttä ilmaston lämpenemiselle. Tutkimuksessa selvitettiin kasvillisuuden ja lämpötilan muutoksia tällä alueella noin 5000 vuotta sitten, nykyistä selvästi lämpimämmän ilmastovaiheen aikana. Tulosten perusteella lämpötila oli 5000 vuotta sitten noin 2,5 °C nykyistä korkeammalla. Samalla havumetsän pohjoisraja oli n. 150 km pohjoisempana, kaukana nykyisellä tundra-alueella. Myös ikiroudan määrä alueella oli tuolloin huomattavasti nykyistä pienempi. Nämä suuret ympäristömuutokset osoittavat Euraasian pohjoisen tundra-alueen olevan erittäin herkkä ilmaston muutoksille. Pohjoisen Euraasian on ennustettu lämpenevän tämän vuosisadan aikana useilla asteilla, mikä saattaa tämän tutkimuksen tulosten perusteella aiheuttaa suuria muutoksia alueen kasvillisuudessa ja ikiroudassa.

Tutkimuksessa analysoitiin lisäksi erilaisia tilastollisia menetelmiä, joita käytetään paleoklimatologiassa ilmastoarvioiden tekemiseen fossiilien perusteella. Tulosten mukaan eri tilastolliset menetelmät näyttävät tuottavan jossain määrin erilaisia ilmastoarvioita. Muinaisten ilmastojen rekonstruktiot olivat kuitenkin pääpiirteiltään samanlaisia riippumatta siitä, mitä tilastollista menetelmää käytettiin. Tämä viittaa siihen, että ilmastojen keskeisimpiä piirteitä voidaan luotettavasti arvioida fossiiliaineistojen perusteella.
URI: URN:ISBN:978-952-10-6322-0
http://hdl.handle.net/10138/33086
Date: 2012-05-24
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
This item appears in the following Collection(s)

Show full item record

Search Helda


Advanced Search

Browse

My Account