主要gydF4y2Ba

在二十一世纪的第二个十年，全球平均气温比工业化前水平上升了1°CgydF4y2Ba6gydF4y2Ba．从区域上看，北极的变暖最为强烈gydF4y2Ba7gydF4y2Ba，特别是在冬天gydF4y2Ba8gydF4y2Ba．然而，为了量化最近观测到的温度变化有多异常，它们必须放在过去的温度和自然气候变化的背景下。为此，仪器记录往往太短，尽管气候模型能够再现长期趋势gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，他们往往低估了区域气候变率gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba而且很难验证。因此，从古气候代用物重建温度对于估计工业化前的自然气候变率至关重要。然而，大多数基于多种代理类型或树木年轮记录的大规模重建需要代理筛选和仪器校准步骤，因此可能容易低估校准期以外的过去气候变率gydF4y2Ba12gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

对于北极，区域温度重建北极2kgydF4y2Ba13gydF4y2Ba显示了自19世纪以来持续变暖的趋势，自20世纪早期中期以来出现了自然(前工业)变化之外的空气温度值gydF4y2Ba14gydF4y2Ba．北极地区不断升高的温度也会影响格陵兰冰盖，通过增加融水径流造成更多的质量损失gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba15gydF4y2Ba．格陵兰海岸的气象站覆盖了200年gydF4y2Ba16gydF4y2Ba并表明与其他地区相比变暖趋势延迟gydF4y2Ba17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba18gydF4y2Ba具有较大的区域和季节差异gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba在21世纪初的沿海地区。虽然已经观察到冰盖的融化区域正在向更高的海拔方向发展gydF4y2Ba19gydF4y2Ba但是，对于冰盖中心部分地表温度变化的幅度和趋势，人们所知甚少。究其原因，仪器记录时间短，古气候资料稀疏，时空覆盖范围小，噪声水平高。gydF4y2Ba

以前来自格陵兰中部和北部的冰芯数据提供了关于人为强迫对表面温度的影响的不确定的图像，原因可能是时间覆盖范围短gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba或者，因为这些记录是基于单个冰芯遗址gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，因为包含的气候信号的强度和代表性不确定gydF4y2Ba21gydF4y2Ba．唯一可用的多地点堆叠气候记录，起源于北格陵兰导线(NGT)，没有表明变暖的迹象，但结束于gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba1995 (ref。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

NGT-2012纪录gydF4y2Ba

为了分析格陵兰岛过去几十年的温度演化与自然变率和全球变暖有关，我们在这里将先前的NGT重建扩展到2011年(所有日期均为gydF4y2Ba广告gydF4y2Ba)．在2011年和2012年，研究人员重新考察了NGT的5个冰芯地点，并在原始钻井地点附近采集了浅冰芯，以补充现有记录(gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)．总的来说，新记录(' NGT-2012 '，图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)是由21个稳定氧同位素记录(δgydF4y2Ba18gydF4y2Ba相对于1961-1990年参考区间的O异常;gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)从格陵兰岛北部和中部(扩展数据表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．NGT-2012覆盖了1000多年，提供了前所未有的空间和时间覆盖。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)．稳定同位素数据的单次记录显示出很大比例的非气候噪声gydF4y2Ba21gydF4y2Ba．在这里，我们结合了许多记录，以提高重建的信噪比(扩展数据图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．组成NGT-2012堆栈的各个时间序列之间的比较表明，在年际和更长的时间尺度上存在大量空间相干信号，信噪比大于3(扩展数据图)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．因此，我们对我们的时间序列应用了11年的运行均值过滤器，以集中分析这些时间尺度(“年代际温度”)。gydF4y2Ba

图1:格陵兰岛千年NGT-2012温度重建记录。gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba

一个gydF4y2BaNGT-2012综合记录11年运行平均值δgydF4y2Ba18gydF4y2BaO(黑色，左轴)和推断温度时间序列(右轴，gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)从1000年到2011年(上图)。背景中的浅灰色线显示年平均值。粗粗的红线突出了现有冰芯记录的延伸，这是该研究的一部分，通过重新钻孔进行的。1000-1800年(前工业化时期)和1800-2011年期间的估计线性趋势显示为虚线。对重建有贡献的冷杉岩心的数量如下面的棕色线所示。底部面板显示了北极2k温度重建记录gydF4y2Ba13gydF4y2Ba显示为11年的运行平均值和年度数据，蓝色虚线表示NGT-2012的线性趋势。使用HadCrut仪器数据将时间序列延长至2011年gydF4y2Ba70gydF4y2Ba(青色线,gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)．gydF4y2BabgydF4y2Ba， NGT-2012所用冰芯的位置(圆形)和附近气象站的位置gydF4y2Ba16gydF4y2Ba(黑色三角形;从R软件的' rnaturalearth '包中获得的地理地图数据)。站点id的详细信息见扩展数据表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba．gydF4y2BacgydF4y2BaNGT-2012 11年运行平均温度重建(1871-2011，黑色)与格陵兰岛融水径流MAR3.5.2的比较gydF4y2Ba22gydF4y2Ba（gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.62,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01,gydF4y2BangydF4y2Ba= 141;gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)．灰色阴影表示从合理校准斜率范围获得的温度重建的不确定性为±40% (gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)．所有时间序列均显示为相对于1961-1990参考期间的异常情况(水平虚线)。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

全尺寸图像gydF4y2Ba

NGT-2012堆栈显示出很强的相关性(gydF4y2BaRgydF4y2Ba≥0.75,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01,gydF4y2BangydF4y2Ba= 111)，与格陵兰海岸气象站的10年平均气温相吻合gydF4y2Ba16gydF4y2Ba在公共期间内(gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．此外，我们发现的相关性gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.76 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001,gydF4y2BangydF4y2Ba= 141)，取心点的年平均气温由区域气候模式MAR3.5.2得到gydF4y2Ba22gydF4y2Ba(1871 - 2011;扩展数据图。gydF4y2Ba2 bgydF4y2Ba；gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)．当将NGT-2012与20世纪再分析数据集(20CRv3)的近地表空气温度进行比较时，这种关系也成立。gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2BaNGT-2012冰芯位置区域(20CR@NGT;gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.62,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.005,gydF4y2BangydF4y2Ba= 176;gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba和无花果。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．总之，这表明该堆栈可以安全地解释为过去千年中格陵兰岛中部和北部的具有空间代表性的温度记录。gydF4y2Ba

图2:NGT-2012和Arctic 2kgydF4y2Ba13gydF4y2Ba点相关性与20CRv3gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2Ba近地表温度场。gydF4y2Ba
图2gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba， 20CRv3之间的点相关性gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2Ba11年运行平均近地表温度和NGT-2012 11年运行平均δ的再分析场gydF4y2Ba18gydF4y2BaO温度重构时间序列。gydF4y2BabgydF4y2Ba，如gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba而是与北极2k的相关点gydF4y2Ba13gydF4y2Ba11年运行平均温度重建时间序列。对所有≥50°N的再分析网格单元在1836-2000期间计算相关性。网格单元填充了灰色标记区域，且相关值不显著(gydF4y2BaPgydF4y2Ba> 0.05,gydF4y2BangydF4y2Ba= 165)。所有地理地图数据都是从R软件的“rnaturalearth”包中获得的。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

全尺寸图像gydF4y2Ba

为了估计温度异常，我们应用格陵兰岛的空间校准斜率为每‰1/0.67°C(参考文献)。gydF4y2Ba25gydF4y2Ba)，并将公布的斜率范围作为不确定度(gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba和无花果。gydF4y2Ba1 cgydF4y2Ba)．这种直接的方法避免了时间校准或对影响常用重建的仪器记录进行筛选的偏差gydF4y2Ba12gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

自然变率和近期变暖gydF4y2Ba

NGT-2012的温度记录显示了从1000到1800的冷却趋势(−0.06±0.01°C / 100年;±1个标准差)，其后为2011年以前的变暖趋势(每100年0.70±0.11°C;无花果。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．为了描述格陵兰冰盖的自然气候变化，我们使用功率谱分析分析了NGT-2012年的温度记录，其中包括对冰芯堆的噪声校正(gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)．我们发现NGT-2012温度的谱功率在11年至51年期间有一个广泛的最大值，表明在年代际到双年代际时间尺度上有明显的自然变化。gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

图3:NGT-2012和Arctic 2kgydF4y2Ba13gydF4y2Ba温度功率谱和相干性。gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba， NGT-2012频谱(黑色)代表1505-1978期间的信号含量，在去除局部噪声贡献后，所有堆叠记录中的单个冰芯都具有相同的信号含量(gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba）;灰色阴影表示采用不同合理温度校准(方法)得到的光谱不确定度范围。北极2kgydF4y2Ba13gydF4y2Ba频谱(深蓝色)显示了1000-2011年时间序列的功率谱密度。值得注意的是，在11年至51年的时间尺度范围内，NGT-2012的变率平均功率是北极2k的1.5至8倍(取决于温度校准)。gydF4y2BabgydF4y2Ba， NGT-2012和Arctic 2k(蓝色)以及NGT-2012和20CRv3的大小平方相干性gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2BaNGT-2012核心区域的平均值(20CR@NGT，绿色)。蓝色和绿色阴影表示基于替代数据的各自的局部95%置信水平(方法)。gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

全尺寸图像gydF4y2Ba

2001-2011 10年的重建温度平均比1961-1990参考区间高1.7±0.4°C(±1个标准误差)，比20世纪高1.5±0.4°C(方法)。尽管我们观察到明显的自然变化，但在过去1000年的背景下，这一高温值是异常的。2001-2011年温度异常的年代际平均值明显位于工业化前1000-1800年值的分布范围之外。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)，在工业化前的分布下，近期数值出现的可能性接近于零(gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 1.82 × 10gydF4y2Ba−5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)．这一结果对于创建和分析NGT-2012堆栈的不同变化是稳健的(扩展数据图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba及扩展数据表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)，并适用于小于年代际的时间尺度(运行平均过滤窗口<11年;gydF4y2BaPgydF4y2Ba≈10gydF4y2Ba−4gydF4y2Ba；扩展数据表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)．因此，最近的极端温度可以被认为是人为的全球变暖趋势和明显的自然变率的叠加gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，这也可以解释早期对格陵兰冰盖中部和北部的观测中出现的模棱两可的变暖信号，或者没有变暖信号gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

图4:格陵兰岛过去温度和融水径流的概率密度分布。gydF4y2Ba
图4gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba， NGT-2012 11年运行平均值δ柱状图gydF4y2Ba18gydF4y2BaO值及相关的重建温度(gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)与高斯拟合(粗黑线)一起用于前工业时期(1000-1800)。的概率，纵虚线表示对应的分位数gydF4y2BapgydF4y2Ba= 0.95和gydF4y2BapgydF4y2Ba= 0.99。2001-2011年块平均NGT-2012 δgydF4y2Ba18gydF4y2BaO和温度值显示为粗橙色线。gydF4y2BabgydF4y2Ba， MAR3.5.2以来的融水径流异常gydF4y2Ba22gydF4y2Ba作为1871-2011年共同时间段NGT-2012温度异常的函数(彩色点;2001-2011年的平均值用橙色星形表示)以及重建的工业化前概率密度分布(灰色阴影)。工业前融水径流分布由MAR3.5.2线性回归得到gydF4y2Ba22gydF4y2Ba冰川融水径流与NGT-2012年平均温度的比较(方法;扩展数据图。gydF4y2Ba2 ggydF4y2Ba)．虚线椭圆表示的区域对应的概率gydF4y2BapgydF4y2Ba= 0.95和0.99。我们注意到，大量的异常值可能是由于1800年后NGT-2012的增加。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)，这可能与工业时代变暖的早期开始有关gydF4y2Ba14gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

源数据gydF4y2Ba

全尺寸图像gydF4y2Ba

格陵兰岛和北极的温度gydF4y2Ba

与NGT-2012相比，北极2k在1800年之前表现出更强的冷却趋势，此后则表现出更强的变暖趋势(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．在过去的一千年中，我们基于冰芯的格陵兰岛温度重建与全北极温度重建是相关的(gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.65,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001, 1000-2011)，但当将比较限制在20世纪时，这种相关性并不存在(gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.28,gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.17,gydF4y2BangydF4y2Ba= 100;gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)，可以说是重建质量最好的时期。gydF4y2Ba

为了进一步了解NGT-2012与Arctic 2k的关系，我们利用20CRv3再分析温度数据集计算了它们的点相关图，分析了它们的空间代表性gydF4y2Ba24gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)．这表明两种重建都代表互补的地理区域。北极2k重建代表了北极高环极地区的大部分，但只显示了格陵兰岛的低相关性(图2)。gydF4y2Ba2 bgydF4y2Ba)．乍一看，这是令人惊讶的，因为许多格陵兰冰芯记录被包括在重建中。相比之下，NGT-2012记录在冰盖上显示出显著的正区域相关性(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)，并且几乎只代表格陵兰岛——这一结果对于受更多重建不确定性影响的年平均值也是稳健的(扩展数据图。gydF4y2Ba5 a、bgydF4y2Ba)．独特的空间关联结构不是重建的产物。用分别由NGT-2012和Arctic 2k所代表的区域的20CRv3再分析提取的温度来取代NGT-2012重构，结果几乎相同的互补模式(扩展数据图。gydF4y2Ba5 c, dgydF4y2Ba)．解释北极地区与格陵兰冰盖之间弱相关性的机制包括不同的海拔高度gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba因此，冰盖上的风、云量或辐射模式也会发生不同的变化gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba环流变率和变化对格陵兰岛温度的显著影响gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们的结果加强了格陵兰冰盖的温度演变与北极其余地区部分分离的观察。这意味着单独一个时间序列并不能很好地代表北极温度的演变。在这里，我们的格陵兰重建和北极2k一起为评估环北极地区过去和最近的温度变化提供了更完整的图景，是对北极温度演变进行时空重建的重要一步。gydF4y2Ba

这种解耦在温度变化的不同谱中也可见。两次温度重建都显示出明显的年代际到多年代际变化(11-51年时间周期;无花果。gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)，这与北极地区的其他发现一致gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，但NGT-2012的变率是北极2k的四倍(范围1.5-8，取决于温度校准)。同时，在50年以上和8年以下的时间周期内，两种温度重建的功率谱密度相似。这表明重建的空间覆盖度不同并不是造成年代际和多年代际变化差异的主要原因，不同的空间覆盖度主要影响短时间尺度。gydF4y2Ba

对格陵兰岛和北极重建的时间尺度依赖关系的分析表明，在超过50年的时间周期内具有高度的一致性，但在较短的时间周期内下降(图2)。gydF4y2Ba3 bgydF4y2Ba)．相比之下，NGT-2012与当地温度(NGT@20CRv3)之间的相干性在20年以下的时间段内仍然很高。这表明NGT-2012和北极2k在十年到几十年时间尺度上的解耦不是NGT重建质量的人为因素。gydF4y2Ba

因此，NGT-2012记录中强烈的温度变率可能源于区域特定的气候信号，如格陵兰岛阻塞gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba，一种与北大西洋涛动(NAO)负相位相关的大气变率模式。因为更大的位势高度在热力学上与更高的温度有关gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba在格陵兰岛上空持续的高压系统可能导致暖空气向北平流gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，并相应地增加了冰盖的温度gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba．事实上，我们发现了显著的相关性(gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.63,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.005,gydF4y2BangydF4y2Ba= 161)gydF4y2Ba29gydF4y2Ba；扩展数据图。gydF4y2Ba2 d, egydF4y2Ba)，支持格陵兰岛的阻塞是NGT-2012记录与北极2k相比在十年时间尺度上变化更大的原因之一。格陵兰阻塞通过影响暖气团平流来影响地表融化gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba．为了支持这一观点，我们从区域气候模型MAR3.5.2中发现了GBI与格陵兰岛融水径流之间的高度相关性gydF4y2Ba22gydF4y2Ba在1871-2011年期间(gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.80,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001,gydF4y2BangydF4y2Ba= 141;gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba2 fgydF4y2Ba)．在过去的几十年里，GBI的频率增加，在一定程度上，持续时间和强度增加，特别是在夏季gydF4y2Ba37gydF4y2Ba．这表明阻塞条件gydF4y2Ba34gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，加上热力学变暖和自然年代际温度变化，促成了格陵兰岛夏季融化的观测记录。gydF4y2Ba

格陵兰岛未来的融水径流gydF4y2Ba

格陵兰岛已经成为大规模海平面上升的主要来源gydF4y2Ba38gydF4y2Ba，gydF4y2Ba39gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba在过去的十年中，超过了热膨胀和其他冰川的贡献，这是由于夏季融化产生的增加大大降低了其表面的质量平衡gydF4y2Ba42gydF4y2Ba．在低海拔地区，地表空气温度升高，反照率和辐射收支发生变化，冷杉的融水保留能力下降gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba，gydF4y2Ba43gydF4y2Ba，gydF4y2Ba44gydF4y2Ba，增加了融水径流。与此同时，正在经历夏季融化的地区稳步向上发展到更高的海拔gydF4y2Ba19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba45gydF4y2Ba．在1871-2011年期间，我们发现了强烈的联系(gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.62,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01,gydF4y2BangydF4y2Ba= 141;gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba)高海拔NGT-2012温度异常与冰盖融水径流之间的关系。这些发现强调，格陵兰岛中部和北部高海拔地区大气温度的升高，表明大型融化事件的数量和强度都在增加，可能也在未来gydF4y2Ba15gydF4y2Ba．原则上，较高的融水流量可以部分地由伴随温度升高而增加的积累来补偿。尽管基于NGT-2012叠堆的堆积重建比基于NGT-2012的温度重建(方法)更不确定，但它们并没有提供证据证明温度和堆积之间有很强的联系或过去十年中前所未有的堆积(扩展数据图)。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

NGT-2012记录与融水径流之间强大的统计和物理意义关系使我们能够首次重建格陵兰岛过去千年的融水径流异常，从而将最近的径流异常置于长期背景中(图2)。gydF4y2Ba4 bgydF4y2Ba和方法)。考虑到我们线性模型中的重建不确定性，2001-2011十年的融水径流异常在工业化前(1000-1800)值的重建分布之外。因此，尽管我们的分析比温度更不确定，但我们的分析表明，当前十年的融水径流异常在过去的千年中是前所未有的。这可能会影响冷杉的致密化和融水储存的潜力gydF4y2Ba19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba46gydF4y2Ba对冰盖质量平衡有进一步的影响。gydF4y2Ba

除了这些发现之外，我们的融水径流重建为格陵兰岛过去和未来的淡水排放建模提供了基线gydF4y2Ba47gydF4y2Ba，gydF4y2Ba48gydF4y2Ba以及它们对海洋动力学的影响，例如大西洋经向翻转环流gydF4y2Ba49gydF4y2Ba，gydF4y2Ba50gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们的研究结果表明，格陵兰岛中部和北部最近的温度高于过去1000年，因此表明，在世界上最偏远的地区之一，现在也可以检测到全球变暖。同样，今天观测到的融水径流可能是过去一千年中前所未有的。由于变暖支持更广泛的夏季融化事件的频率增加，在某些情况下甚至达到格陵兰岛中部和北部，firn的性质，如渗透性和融水潴留可能会发生变化，与在较温暖和低海拔地区观察到的firn变化相当。与过去一千年相比，格陵兰岛中部和北部的温度以及消融区的融水径流已经是前所未有的，结合这一发现，在进一步的全球变暖下，预计冰盖的质量损失将越来越大。gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

数据集gydF4y2Ba

我们收集了21个相对稳定的同位素组成(δgydF4y2Ba18gydF4y2BaO;也就是说，样本中氧-18和氧-16同位素的比例与全球海洋中各自的平均比例的偏差，以每千表示，广泛用作温度代理)(扩展数据表)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．所有21 δgydF4y2Ba18gydF4y2Ba在所有进一步的分析中，我们使用相对于1961-1990年平均值的异常时间序列。其中5个记录来自于2011年(B26-2012)之间获得的新浅冷杉岩心gydF4y2Ba51gydF4y2Ba和2012年(B18-2012, B21-2012, B23-2012和NGRIP-2012)扩展现有的δgydF4y2Ba18gydF4y2Ba来自1993-1995年北格陵兰导线的O记录gydF4y2Ba5gydF4y2Ba以及北格陵兰冰芯项目(NGRIP)深层冰芯的位置gydF4y2Ba52gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

使用North Greenland Eemian Ice Drilling (NEEM)冰芯的设备，在现场对扩展岩芯进行了二次电剖面测量gydF4y2Ba53gydF4y2Ba通过与已知的火山爆发相匹配来得出日期临界点。B18-2012、B21-2012、B23-2012和NGRIP-2012岩心在德国不来梅港Alfred Wegener研究所的冷室设备中进行了处理和分析。采用二维x射线显微层析成像技术测量杉木密度gydF4y2Ba54gydF4y2Ba0.1 mm分辨率，用2厘米窗口大小的高斯滤波器对得到的密度轮廓进行平滑。稳定同位素组成采用腔衰谱仪(L2120-i和L2130-i, Picarro)，遵循先前工作的协议进行测量gydF4y2Ba55gydF4y2Ba．δ测量不确定度gydF4y2Ba18gydF4y2BaO小于0.1‰。以确定的火山事件为基准，根据同位素组成和平滑密度剖面，通过每年一次的层数计数来进行定年，结果估计定年不确定性为±1年。延伸核B26-2012的同位素组成测量和年代测定是在哥本哈根大学进行的。年平均δgydF4y2Ba18gydF4y2Ba根据原始δ值计算扩展岩心O时间序列gydF4y2Ba18gydF4y2BaO数据over depth和depth - age关系，至于基于已发表的NEGIS原始数据的NEGIS核心和depth - age关系。扩展岩心的堆积速率由密度测量和深度年龄关系得到。gydF4y2Ba

NGT记录扩展gydF4y2Ba

我们将B18、B21、B23、B26和NGRIP的现有同位素记录延长至2011年，这些记录结束于20世纪90年代中期。为了研究这种方法的可靠性，我们统计分析了新旧记录之间的重叠期，考虑到1到21年的不同运行均值滤波窗口大小(扩展数据表)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．重叠期的年平均数据相关性较低(≤0.25)，可能是由于地层噪声在单条记录中的相对贡献较大gydF4y2Ba56gydF4y2Ba，但相关性随窗口大小的增加而系统地增加，在11年和21年过滤数据中观察到最佳相关性，使得新记录在这些时间尺度上忠实地表示旧记录。gydF4y2Ba

为了考虑不同钻井或测量技术可能产生的影响，我们从新记录中减去重叠期内平均同位素组成的差异(扩展数据表)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．从重叠期的最早日期开始，旧记录被新记录取代，将原始记录扩展到2011年(B26为2010年)，得到16 δ有效数据集gydF4y2Ba18gydF4y2BaO异常记录。gydF4y2Ba

NGT-2012同位素堆栈gydF4y2Ba

我们编译了16 δ的有效数据集gydF4y2Ba18gydF4y2BaO异常记录到一个单一的堆栈通过计算简单的算术平均δgydF4y2Ba18gydF4y2Ba每年的O值(' NGT-2012 '堆栈;无花果。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．由于岩芯长度的不同，以及钻井现场岩芯堆积速率的不同，岩芯总量随时间的变化而变化(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．为了限制极少量记录的影响，我们将分析限制在时间跨度1000-2011,NGT-2012堆栈至少包含4条记录(平均12条)。gydF4y2Ba

NGT-2012堆叠的温度校准gydF4y2Ba

对于从同位素组成到温度的转换，存在基于观测到的地表雪同位素组成与温度的当前空间梯度关系(空间校准)或基于在单个地点观测到的时间梯度(时间校准)的线性校准。由于我们使用异常时间序列，我们只需要应用校准斜率(每‰°C)。在这里，我们使用格陵兰岛的空间斜率为每‰1/0.67°C(参考文献)。gydF4y2Ba25gydF4y2Ba)，并将结果与先前工作中使用全新世时间斜率每‰2.1°C所得的结果进行比较gydF4y2Ba57gydF4y2BaNEEM地点的时间斜率(估计在1979-2007年)为每英里1/1.1°CgydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，相当于空间斜率周围±40%的范围。我们没有使用任何末次冰期(LGM) -全新世的时间坡度，因为它不能代表当今的条件gydF4y2Ba58gydF4y2Ba由于LGM期间降水或水汽来源的季节性不同gydF4y2Ba59gydF4y2Ba，gydF4y2Ba60gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

在空间斜率上，我们发现NGT-2012叠加的最后11年比1961-1990年平均高出1.7±0.4°C(±1个标准误差)，比20世纪(1901-2000年)平均高出1.5±0.4°C。这些值对应于参考文献的时间斜率的温差为2.4±0.6°C和2.1±0.6°C。gydF4y2Ba57gydF4y2BaNEEM时间斜率分别为1.0±0.2°C和0.9±0.2°CgydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，表明包括校准斜率上的不确定度后，温差的整体不确定度显著高于温差本身的估计标准误差。gydF4y2Ba

积雪扩散gydF4y2Ba

冷杉扩散使同位素信号平滑，其强度随沉积时间的增加而增加，扩散长度用扩散长度来描述，直到扩散过程在冷杉达到气泡关闭时冰的密度时停止。结果，地表的大振幅随着深度的增加而衰减。基于标准理论，我们建立了每个冷杉核心点的扩散长度作为深度的函数模型gydF4y2Ba61gydF4y2Ba，采用文献中发表的年平均温度、累积速率、地表压力和地表积雪密度等局部参数的常数值gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba52gydF4y2Ba，gydF4y2Ba62gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba，gydF4y2Ba64gydF4y2Ba，gydF4y2Ba65gydF4y2Ba，gydF4y2Ba66gydF4y2Ba，gydF4y2Ba67gydF4y2Ba．为了将扩散长度从深度转换为时间单位，我们采用了Herron-Langway致密化模型gydF4y2Ba68gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

由于扩散长度的增加，过去升高(暖)同位素值的事件可能在扩散之前的初始阶段更强。为了评估firn扩散对NGT-2012堆中同位素组成分布的影响，我们通过应用时间相关的差分扩散长度，人为地正向扩散每个记录，就好像它已经完全致密为冰一样gydF4y2BaσgydF4y2Ba（gydF4y2BatgydF4y2Ba)gydF4y2Ba

$ $ \σ(t) = \√6{{\σ}_ {{\ rm{冰}}}^{2},{\σ}_ {{\ rm{当地}}}^ {2}(t)}, $ $gydF4y2Ba

在这gydF4y2BaσgydF4y2Ba冰gydF4y2Ba模拟的扩散长度在冷杉-冰转变和gydF4y2BaσgydF4y2Ba当地的gydF4y2Ba（gydF4y2BatgydF4y2Ba)为记录各时间点的模拟扩散长度。gydF4y2Ba

光谱分析gydF4y2Ba

我们将光谱分析应用于同位素记录，以得出常见气候信号和独立局部噪声的时间尺度依赖估计(功率谱密度)，遵循先前的方法gydF4y2Ba21gydF4y2Ba．将得到的信号和噪声光谱进行集成，首先计算作为记录时间分辨率的函数的信噪比(SNR)，然后在此基础上计算作为平均记录数量的函数与公共信号的相应预期相关性gydF4y2Ba21gydF4y2Ba．由于光谱分析依赖于每个时间点的固定数量的记录，我们将分析限制在时间跨度1505-1978，其中包括16个可用记录中的14个，这是使用许多记录和覆盖足够长的光谱分析时间段之间的权衡。我们没有对光谱进行扩散校正，但是我们通过确定光谱扩散传递函数取1/e≈0.37值的临界频率来估计受扩散影响最大的时间尺度范围。这个频率取决于扩散长度的值;采用所有同位素记录和所有时间观测点的估计扩散长度的最大值，可得到~1/7年的临界频率gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba以上的光谱应谨慎解释(扩展数据图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

我们发现，在20年左右的时间里，常见信号的可变性(与幂律背景相比，频谱功率增加)存在明显的局部最大值(扩展数据图)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)，表明在这些时间尺度上气候变率增强。随着平均记录数的增加，依赖于时间尺度的信噪比估计值不断向更长的时间尺度和尺度增加(扩展数据图。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)，在11年的时间尺度上，NGT-2012堆栈的平均记录数量为3.4gydF4y2BangydF4y2Ba= 12，而女性为1.1gydF4y2BangydF4y2Ba= 4(最小数量)，4.6gydF4y2BangydF4y2Ba= 16(最大数目)，100年期间(1.9-7.7)为5.8。这些值与11年时间尺度上的共同信号的预期相关性相对应，平均值为0.73gydF4y2BangydF4y2Ba= 4条记录，平均≥0.85gydF4y2BangydF4y2Ba≥12条记录(扩展数据图。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

我们估计时间序列之间的平方相干性，以评估它们作为时间尺度函数的线性关系，使用平滑周期图。将原始时间序列替换为具有相同自相关性的AR1红噪声代理时间序列，并使用频率平均得到置信水平gydF4y2BapgydF4y2Ba= 0.95的样本分位数gydF4y2BangydF4y2Ba= 1000个实现。gydF4y2Ba

运行均值过滤器和边界约束gydF4y2Ba

在合并扩展同位素记录和建立NGT-2012堆栈之前，我们使用11年的窗口大小对每个单独的记录应用运行平均滤波器，这是基于在扩展同位素记录重叠期间观察到的相关性(扩展数据表)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)，在11年的时间尺度上，单个记录的较高信噪比(~0.3)(扩展数据图。gydF4y2Ba1 bgydF4y2Ba)，并避免了受扩散强烈影响的时间尺度范围(扩展数据图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．为了避免在时间序列边界上应用运行均值滤波器造成的数据丢失，我们采用了“最小斜率”边界约束gydF4y2Ba69gydF4y2Ba，该方法适用于平滑潜在的非平稳时间序列，并且被认为在存在长期趋势的情况下适度低估了时间序列在边界附近的行为gydF4y2Ba69gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

工业化前的分布以及与2001-2011年时间间隔的比较gydF4y2Ba

为了将最近2001-2011年时间区间的升高同位素值置于我们记录的历史背景中，我们计算了前工业化时期(1000-1800年)11年运行的平均过滤值的直方图。我们将高斯分布拟合到直方图中，并将该分布与最近时间间隔的块平均值进行比较。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)，发现最近的数值在工业化前的分布(gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 1.82 × 10gydF4y2Ba−5gydF4y2Ba，扩展数据表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

NGT-2012累积速率堆栈gydF4y2Ba

对于NGT-2012累积速率堆栈(扩展数据图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)，收集了扩展岩心(B18-2012、B21-2012、B23-2012、B26-2012和NGRIP-2012)以及B16、B18、B21、B26、B29和NEEM岩心的累积速率记录;其余核心数据由于质量不足无法使用。通过与应用于同位素数据的光谱分析等效的光谱分析，我们发现累积速率数据的信噪比与时间尺度有关(扩展数据图)。gydF4y2Ba6 bgydF4y2Ba)，比同位素数据的信噪比低得多(约为1 / 3)。信噪比如此之低的一个原因是局部累积速率的强烈空间变异性，这影响了累积速率重建为局部噪声，但如果冰芯站点上游的空间变异性通过冰流影响下芯记录，也会产生长期人工造物。因此，对于NGT-2012，我们在这里使用了一种简单的堆栈，对所有可用的累积速率记录进行平均，而不像同位素数据那样首先合并三对可用的旧记录和扩展记录，因为累积速率数据的噪声水平要高得多，这使得这种方法不适用。NGT-2012同位素与成藏速率叠加的相关性较低gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.23 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.05,gydF4y2BangydF4y2Ba= 512)，从累加率数据的低信噪比可以看出，没有显著的线性关系(扩展数据图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．尽管NGT-2012的积累速率自2000年以来一直在增加，这与同位素数据相似，但这个时间间隔太短，无法推导出任何一般的关系。此外，2001-2011年的区块平均积累速率在工业化前的数值背景下并不异常(扩展数据图。gydF4y2Ba6摄氏度gydF4y2Ba)，这可能是由于重建过程中存在噪声，或累积速率对近期气候变化的敏感性较低。gydF4y2Ba

与北极2k数据比较gydF4y2Ba

我们比较了NGT-2012同位素堆栈与北极2k温度重建(1-2000)gydF4y2Ba13gydF4y2Ba．为了覆盖NGT-2012堆栈的整个时间跨度，我们使用HadCRUT近地表仪器温度数据集5.0.1.0版本将已发布的北极2k记录扩展到2011年gydF4y2Ba70gydF4y2Ba通过使用全球月异常的网格集合平均场，计算每个网格单元的年平均异常，在60°N到90°N之间的所有网格单元中取面积加权平均值，并使用这些数据扩展2001年以来的北极2k数据集(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba4 bgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

应用11年运行均值滤波后，扩展的Arctic 2k重建与NGT-2012堆栈之间的总体相关性为gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.65 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001,gydF4y2BangydF4y2Ba= 1012;gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.58,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001,gydF4y2BangydF4y2Ba= 2001(不延期);1901-2011年的相关性为gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.66 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01,gydF4y2BangydF4y2Ba= 111)，但只有0.28 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.17,gydF4y2BangydF4y2Ba= 100)。与101年窗口大小的运行相关性产生的平均相关性为0.51，并显示总体上在替代数据的预期范围内的变化(gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.84，表明变化是偶然的)，但在20世纪具有异常低的相关值(扩展数据图。gydF4y2Ba4摄氏度gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

北极2k重建包括来自GISP2、GRIP、NGRIP、B16、B18和B21的原始同位素记录，这些记录也在我们的汇编中使用。为了评估这些记录对整体北极2k温度重建的贡献程度，我们将这些记录的每个扩展版本与北极2k记录进行关联，得出的相关性范围为0至0.5(具体而言，GRIP: 0.00, GISP2: 0.29, NGRIP: 0.19, B16: 0.39, B18: 0.37和B21: 0.49;gydF4y2BangydF4y2Ba= 1001)。B21位置的记录显示相关性最高，该位置位于最北和海拔最低的位置。然而，这些记录的整体低相关性表明它们对北极2k记录本身的贡献是有限的。gydF4y2Ba

与仪器温度数据比较gydF4y2Ba

我们将NGT-2012同位素堆栈与来自丹麦气象研究所的Upernavik、Pituffik和Danmarkshavn气象站的附近仪器温度数据进行了关联gydF4y2Ba16gydF4y2Ba覆盖1873-2011年期间，对仪器温度数据和同位素记录应用相同的11年运行均值滤波(扩展数据图)。gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)．的相关系数gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.87(垂体，1948-2011)，gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.75 (Upernavik, 1901-2011)和gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.85(丹麦markshavn, 1949-2011gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.005)，这在我们光谱分析的预期相关性范围内，支持将同位素堆解释为该地区的温度信号。我们注意到，包括1901年之前来自乌佩纳维克的仪器数据，与NGT-2012堆栈的相关性较弱，这可能是由于仪器数据的局限性或仪器记录对我们的杉木岩心区域的代表性较弱。gydF4y2Ba

与再分析数据比较gydF4y2Ba

我们从20世纪再分析版本3 (20CRv3)计算了近地表温度场的点相关性。gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2Ba在时间窗口1836-2000中，所有≥50°N的网格单元都使用NGT-2012 δgydF4y2Ba18gydF4y2Ba利用11年运行平均值和年平均数据，利用北极2k重建温度异常(图2)。gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba和扩展数据图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．我们在这里特别依赖于再分析数据，因为格陵兰冰盖上没有直接的仪器温度观测，因此观测数据集，如HadCRUTgydF4y2Ba71gydF4y2Ba，实际上是在冰盖上插入基于海平面的沿海站数据，导致虚假的相关性。分析表明，NGT-2012记录与格陵兰冰盖的再分析温度有很强的相关性，而北极2k重建只显示出不显著的相关性。虽然这里我们的分析集中在11年的运行平均异常，但这个结果在很大程度上也适用于年平均值。gydF4y2Ba

MAR3.5.2表面质量平衡和温度估计gydF4y2Ba

格陵兰岛融水径流是作为区域气候模式MAR3.5.2的表面质量平衡(SMB)输出的一个组成部分(Modèle Atmosphérique Régional;版本3.5.2)gydF4y2Ba22gydF4y2Ba．融水径流是指融水产量减去融水再冻结、沉积和滞留。这里使用的MAR3.5.2模拟在其横向边界上以六小时为间隔强制使用二十世纪再分析版本2 (20CRv2)gydF4y2Ba23gydF4y2Ba1871-2012年期间，并提供20公里的水平分辨率。该模型输出是二十世纪大量重建格陵兰冰盖SMB的一部分，采用MAR3.5.2，由各种不同的大气再分析数据集强制进行gydF4y2Ba22gydF4y2Ba．20CRv2强迫是空间分辨率为2.0°的56个成员实验再分析的集合平均值，仅同化地表压力、月海面温度和海冰覆盖gydF4y2Ba22gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

1980-2010年期间，与ECMWF中期再分析驱动的模拟相比，由20CRv2强迫的MAR3.5.2显示出温暖的温度偏差(~1°C)gydF4y2Ba72gydF4y2Ba．然而，对于本研究中考虑的1961-1990年的年度融水径流异常，我们发现MAR3.5.2/20CRv2与最新的再分析(例如ERA5)所强迫的最新版本MAR3.12具有很好的一致性gydF4y2Ba73gydF4y2Ba；扩展数据图。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)，在1950-2012共同期间内。尽管无法通过卫星直接测量融水径流引起的质量变化，但我们通过减去MAR3.12/ERA5获得的净累积量(降雪减去升华和蒸发)和InSAR获得的冰动态流量来估计融水径流异常gydF4y2Ba42gydF4y2Ba，gydF4y2Ba74gydF4y2Ba从GRACE/GRACE- fo年度质量平衡，每年1月为断点。结果表明，基于MAR3.12/ERA-5的质量预算的年度变化与GRACE/GRACE- fo一致，当用MAR3.12/ERA5的融水径流替换为MAR3.5.2/20CRv2估算时的预算也是如此(扩展数据图)。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

在我们的研究中，我们将格陵兰岛融水径流异常和2米地表空气温度数据基于MAR3.5.2的月度估计。在最接近NGT-2012冰芯位置的网格单元中采样月度温度数据，在这些网格单元中求平均值，然后求平均值至年平均值;融水径流数据在连续冰盖上进行整合，然后累积到年值。本文计算了1961-1990年参考期的异常，这一参考期首先是格陵兰冰盖物质平衡研究中常用的参考期gydF4y2Ba75gydF4y2Ba第二，与NGT-2012和Arctic 2k时间序列所使用的同步。最后，对NGT-2012同位素记录的年温度值应用了相同的11年运行均值滤波，得到了与过滤后的NGT-2012记录在1871-2011年的共同时间段的相关性gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.76 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01,gydF4y2BangydF4y2Ba= 141)。同样，MAR3.5.2滤波后的融水径流异常与NGT-2012的相关性为gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.62 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.01,gydF4y2BangydF4y2Ba= 141)。gydF4y2Ba

与绿地阻塞指数比较gydF4y2Ba

我们比较了格陵兰阻塞指数(GBI)gydF4y2Ba29gydF4y2BaNGT-2012温度和MAR3.5.2融水径流数据的时间序列。使用11年运行的平均过滤数据，NGT-2012与年度GBI之间的相关性为gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.63 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.005,gydF4y2BangydF4y2Ba= 161)，介于融水径流和年GBI之间gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.80 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001,gydF4y2BangydF4y2Ba= 141)。将年度GBI数据替换为夏季(6月、7月、8月)的平均GBI，与融水径流的相关性为gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.91 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001,gydF4y2BangydF4y2Ba= 141)。相关性是稳健的，也为未经过滤的年平均值，与相关gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.39 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001,gydF4y2BangydF4y2Ba= 161),gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.56 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001,gydF4y2BangydF4y2Ba= 141)，和gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 0.67 (gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001,gydF4y2BangydF4y2Ba= 141)。gydF4y2Ba

滤波时间序列间相关性的显著性gydF4y2Ba

两个运行均值滤波时间序列(以下为“数据”和“信号”)之间相关估计的显著性值来自蒙特卡罗抽样方法，其中gydF4y2BangydF4y2Ba= 10,000次实现(gydF4y2BangydF4y2Ba将随机代理数据的AR1自相关结构创建为与原始数据(即未滤波)相同的AR1自相关结构，使用与原始数据相同的运行均值滤波器进行滤波，并与滤波后的信号进行关联。过滤后的数据和信号之间观察到的相关性的显著性，然后从超过观察到的相关性的代理相关性的分数中获得。gydF4y2Ba

滤过的数据和信号之间的运行相关性的重要性是按照前面描述的方法估计的gydF4y2Ba76gydF4y2Ba．未过滤的数据和信号之间的相关性被用来创建gydF4y2BangydF4y2Ba= 10,000个随机代理时间序列，与原始数据平均表现出相同的相关性。对代理数据和信号进行滤波，计算代理数据和信号之间的运行相关性。从这些代理运行的相关性中，我们报告了局部2.5-97.5%分位数，并且，通过用表示相关值gydF4y2BazgydF4y2Ba值gydF4y2Ba76gydF4y2Ba时，观测到的运行相关性变化的总体显著性由最大值的分数得到gydF4y2BazgydF4y2Ba超出最大值的代理数据的值差异gydF4y2BazgydF4y2Ba观测值差。gydF4y2Ba

概率结果的敏感性gydF4y2Ba

为了检验在工业化前分布下最近同位素值的发现概率的稳健性，我们研究了创建和分析NGT-2012堆栈的不同变体。具体来说，我们比较了基于主NGT-2012堆栈的结果(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)到用于(1)从人工完全正向扩散数据构建NGT-2012堆栈，(2)具有固定数字(gydF4y2BangydF4y2Ba= 5)，(3)所有可用同位素记录的简单平均堆栈，而不合并新旧记录，(4)像以前一样，但包括完全的人工正扩散，以及(5)NGT-2012堆栈，而不调整新旧记录重叠区间内的平均值差异(扩展数据图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba及扩展数据表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)．所有这些变量导致最近值的概率值相似，范围为gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 1.8-2.6 × 10gydF4y2Ba−5gydF4y2Ba(扩展数据表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)．对于主要的NGT-2012堆栈，我们额外改变了运行均值滤波窗口的长度和前工业化时期的长度(将其移至最大1900)，这并不会显著影响概率值(所有gydF4y2BaPgydF4y2Ba≤10gydF4y2Ba−5gydF4y2Ba)，除7年、9年及21年的运行均值滤光窗(gydF4y2BaPgydF4y2Ba≈10gydF4y2Ba−4gydF4y2Ba；扩展数据表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)．最后，我们调整最近一段时间的范围，以1年为单位将其移到过去。这系统地将概率值增加了近两个数量级(扩展数据表gydF4y2Ba2 gydF4y2Ba)，这是预期的，因为较早的范围对应于NGT-2012时间序列中显著较低的升高的同位素值。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)．我们注意到，冷杉扩散的边际效应是由于在站点上相对较高的积累速率gydF4y2Ba5gydF4y2Ba（gydF4y2Ba≳gydF4y2Ba100kg mgydF4y2Ba−2gydF4y2Ba一年gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba)，导致扩散长度差异较小(时间单位≤1年)，这对年和年际同位素值有强烈影响，但对较长时间尺度的影响可忽略不计。gydF4y2Ba

工业化前融水径流分布重建gydF4y2Ba

基于NGT-2012年气温之间的线性关系，重建了NGT-2012年期间融水径流异常的分布gydF4y2BaTgydF4y2Ba核心gydF4y2BaMAR3.5.2融水径流gydF4y2Ba米gydF4y2Ba3月gydF4y2Ba1871年和2012年的异常，gydF4y2Ba

$ $ {M} _ {{\ rm {3}}} ^ 1871 \ mbox {-} {2012} = {T} _ {{\ rm{核心}}}^ {1871 \ mbox{-} 2012} \β+{\ε}$ $gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaβgydF4y2Ba线性回归系数和gydF4y2BaϵgydF4y2Ba代表不确定性。我们估计gydF4y2Ba\({β\}\ \帽子)gydF4y2Ba以及它的方差gydF4y2Barm \ ({\ {var}}{\β})(\帽子\)gydF4y2Ba采用最小二乘调整，假设不确定性均匀gydF4y2Ba\ ({M} _ {{\ rm {3}}} ^ {1871 \ mbox {-} 2012} \)gydF4y2Ba．重建的融水径流gydF4y2Ba\ ({M} \ \帽子)gydF4y2Ba前工业化时期(PI;1000-1800)gydF4y2BaTgydF4y2Ba核心gydF4y2Ba然后得到如下gydF4y2Ba

$ $ \帽子{M} = {T} _ {{\ rm{核心}}}^ {{\ rm{π}}}\ \{\β}。$ $gydF4y2Ba

为了考虑与参数估计以及拟合后残差相关的不确定性，我们将熔体径流重建的方差计算为gydF4y2Ba

$ $ {\ rm {var}} ({M} \帽子)= {\ rm {var}} ({M} _ {{\ rm {3}}} ^ {1871 \ mbox {-} 2012} - {T} _ {{\ rm{核心}}}^ {1871 \ mbox{-} 2012} \帽子{\β})+ {\ rm {var}}{\β})(\帽子{T} _ {{\ rm{核心}}}^ {{\ rm{π}}},$ $gydF4y2Ba

使用蒙特卡罗方法，涉及10,000个随机样本。gydF4y2Ba

为了获得工业化前融水径流与温度数据的二维分布，我们创建了一个二维网格，每个方向上有50个箱子，横跨范围[gydF4y2BaTgydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2BaTgydF4y2Ba2 gydF4y2Ba),gydF4y2Ba{\ \(\帽子β}({T} _ {1}, {T} _ {2}] \)gydF4y2Ba,在那里gydF4y2BaTgydF4y2Ba1gydF4y2Ba=−4°C和gydF4y2BaTgydF4y2Ba2 gydF4y2Ba= 4°C，并计算落入每个箱子的实现的数量。基于NGT-2012覆盖的全时段的融水重建由gydF4y2Ba\({\帽子{M}} _ {{\ rm{完整}}}= {T} _ {{\ rm{核心}}}\ \帽子{β\}\)gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

我们注意到，2001-2011年10年处于工业化前分布之外的发现，部分是对NGT-2012数据进行线性重建的结果，其中2001-2011年10年是例外。总体径流在物理上与温度没有直接联系，但(1)在这里，我们发现NGT-2012与格陵兰岛融水径流在1871-2012期间存在线性关系，(2)我们知道受融水影响的面积随着温度的变化而变化(在变暖条件下增加)。因此，我们假设融水径流对温度变化的整体响应是线性的，因此线性重建是可行的。gydF4y2Ba