在过去的一个世纪里，地球的平均温度已经迅速上升了约1℃。这项证据相当确凿，已得到了世界各地的温度计和其他各种传感器的证实。

但是，在工业革命之前的几千年里，在温度计发明之前，甚至在人类通过释放来自化石燃料的二氧化碳之前，情况又如何呢？那时的地球是在变暖，还是在变冷？

尽管科学家已经对最近6000年进行了相当深入的研究，但对全球温度的长期趋势评估却得出了截然不同的结论。

为了尝试解决这一差异，一组研究团队对现有的证据进行了全面的、全球范围的评估，包括各种自然档案，比如年轮和海底沉积物，还有各类气候模型。他们由此提出了改进气候预测的方法，避免错过一些缓慢且自然发生的重要气候反馈。研究已发表在《自然》上。

  自然档案 

对于研究古气候的科学家来说，一项必要的工作便是搜集那些远早于温度计和卫星出现之前的远古时期的温度数据，总的来说，科学家一般有两种选择：他们可以找到储存在自然档案中的关于古气候的信息，或者，他们也可以借助气候模型模拟过去发生的事情。

在自然界中，存在几种典型的能记录气候随时间变化的自然档案。树木、石笋和珊瑚中每年形成的生长轮，可以用来重建过去的温度。类似的数据也能在冰川中找到，还有在海底或湖底长期积累的沉积物中出现的小贝壳。这些都可以作为温度计测量的替代品，或者叫“代理”。

一些最有名的自然档案，许多都包含了过去温度的线索。（图／Victor O. Leshyk）

举个例子，年轮宽度的变化可以记录下温度的波动。如果生长季节的温度过低，那一年形成的年轮就会比温度较高的年份的年轮更薄。

另一种常见的温度代理存在于海底沉积物中，是被称为有孔虫的微小海洋生物的遗骸。当有孔虫活着时，它们的外壳的化学成分会根据海洋温度而变化；它们死后，壳会下沉，随着时间的推移被其他碎片掩埋，在海底形成沉积层。然后，古气候学家可以提取沉积芯，对这些层中的壳进行化学分析，确定它们的成分和年龄，这有时可以追溯到几千年前。

有孔虫。（图／Anna Tikhonova, Sofia Merenkova, Sergei Korsun and Alexander Matul via Wikimedia, CC BY）

 气候模型  

气候模型则是探索过去环境的另一种工具，也是地球气候系统的数学表现。模型对大气、生物圈和水圈之间的关系进行模拟，创建我们对现实的最佳复制。

气候模型被用来研究当前的条件、预测未来的趋势，并重建过去。例如，科学家可以输入过去温室气体的浓度，这份信息可能储存在古老冰层的小气泡中。然后，模型可以使用这些信息模拟历史的温度。现代气候数据和来自自然档案的细节则被用来检验模型的准确性。

代理数据和气候模型各有其优势。比如，代理是有形的、可测量的，它们通常对温度有一种典型的反应。然而，它们并不是均匀地分布在世界各地，也不均匀地出现在每个历史时期。这让它们很难重建出连续的全球性温度。

相比之下，气候模型在空间和时间上则是连续的。然而，尽管它们通常被设计得非常巧妙，却永远无法捕捉到气候系统的所有细节。

  一个古温度难题  

然而，这两类证据对现代全球变暖之前的6000年间的温度趋势，提供了不一样的答案，这常被称为全新世全球温度难题。

大多数来自自然档案的证据显示，大约6000年前，地球的平均温度与19世纪的中位数相比，高出约0.7℃，然后逐渐冷却，直到工业革命。与此同时，气候模型则表明，对应于以农业为基础的人类社会在北半球冰盖后退之后得到了发展的几千年里，二氧化碳的逐渐增加，让气候普遍显示出了轻微的变暖趋势。

  如何改进气候预测  

在这篇新的综述中，研究人员强调了一些改善气候预测的方法。他们评估了气候理论、代理数据和模型模拟，尤其是全球温度的指标。他们仔细考虑了影响气候的自然发生过程，包括地球绕太阳公转的长期变化、温室气体浓度、火山喷发和太阳热能的强度。

他们还研究了重要的气候反馈，比如植被和海冰的变化，这些都可以影响全球温度。例如，有强有力的证据表明，与19世纪相比，在大约6000年前的一段时期里，北极海冰更少，植被覆盖则更多。这会让地球的表面变暗，导致它吸收更多热量。

团队发现，如果模型能更充分地代表某些气候反馈，它们就能更强大。一项气候模型实验包括了6000年前一些地区增加的植被覆盖，它能够模拟代理记录中看到的全球温度峰值。

他们认为，约6000年前的全球平均温度或许更温暖，随后进入了一段数千年的冷却，直到19世纪才结束。但他们同时提到，不确定性仍然存在。