Project

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Advancing paleoclimate modeling: Multivariate climate reconstructions from multivariate archives

Applicant Trachsel Mathias
Number 161089
Funding scheme Advanced Postdoc.Mobility
Research institution Department of Geology University of Maryland
Institution of higher education Institution abroad - IACH
Main discipline Climatology. Atmospherical Chemistry, Aeronomy
Start/End 01.03.2016 - 31.08.2017
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All Disciplines (7)

Discipline
Climatology. Atmospherical Chemistry, Aeronomy
Other disciplines of Earth Sciences
Other disciplines of Environmental Sciences
Hydrology, Limnology, Glaciology
Geology
Meteorology
Mathematics

Keywords (6)

Time-varying climate paleodata relationship; Bayesian hierarchical modeling; Climate; Tree-ring; Biological-Statistical Modelling; Multiproxy climate reconstruction

Lay Summary (German)

Lead
Multivariate Klimarekonstruktionen aus multivariatien KlimaarchivenHochwertige Klimarekonstruktionen sind elementar, um die gegenwärtigen Klimaänderungen mit vergangenen Klimaänderungen zu vergleichen. In den letzten Jahren wurden mehrere Temperaturrekonstruktionen der letzten 2000 Jahre erstellt, wogegen unser Wissen über vergangene Niederschlagsänderungen beschränkt ist. In diesem Projekt sollen anhand von Baumringdaten gleichzeitige Rekonstruktionen von Temperatur und Niederschlag erstellt werden. Gleichzeitige Rekonstruktionen von Temperatur und Niederschlag sind wichtig, um die Zusammenhänge zwischen Temperatur und Niederschlag besser zu verstehen. Damit wird unser Wissen über das Klimasystem erweitert, was zu einer Verringerung der Unsicherheiten von Niederschlagsprojektionen führen sollte.
Lay summary
 Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, gleichzeitige Rekonstruktionen von Temperatur und Bodenfeuchte/Niederschlag anhand von Baumringmessungen (Ringweite, Spätholzdichte, Isotopenzusammensetzung der Zellulose) zu erstellen. Dazu ist es notwendig das Bauringwachstum zu modellieren, wobei auf ein existierendes Baumringweitenmodell zurückgegriffen wird und ein neues Spätholzdichtenmodell entwickelt werden soll. Diese Modelle werden anschliessend im Rahmen eines Bayesischen hierarchischen Modelles eingesetzt. Unter Verwendung des Satzes von Bayes ist es dabei möglich festzustellen, welche Temperatur- und Niederschlagsänderungen am besten mit den Baumringmessungen übereinstimmen.

 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Der menschgemachte Klimawandel ist eine globale Herausforderung. Klimarekonstruktionen sind wichtig, um das Klimasystem und dessen natürliche Variabilität über längere Zeiträume besser zu verstehen. Ein verbessertes Verständnis des Klimasystems kann zur Verbesserung und Validierung von Klimamodellen verwendet werden, was wiederum zu verbesserten Klimaprojektionen führen sollte.       

 

 

Direct link to Lay Summary Last update: 03.07.2015

Responsible applicant and co-applicants

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
American Geosciences Union Fall Meeting Talk given at a conference Towards an intermediate complexity data model for latewood density suitable for Bayesian Hierarchical reconstruction of paleoclimate 14.12.2016 San Francisco, United States of America Trachsel Mathias;


Abstract

Precise and accurate reconstructions of climate state variables such as temperature and precipitation are crucial for placing current climate change into the context of the long-term natural climate variability. Several continental to global scale temperature reconstructions covering the last 2000 years have been published, whereas precipitation reconstructions still remain scarce. Simultaneous reconstructions of temperature and precipitation are important to understand their interrelation and to improve our understanding of the climate system. I propose to produce simultaneous reconstructions of temperature and soil moisture from tree-ring variables (tree-ring widths, latewood densities) by using proxy system models which explicitly represent the formation of a paleoclimatic observations as a function of their underlying environmental controls. For this purpose, I first propose to develop a proxy system model for the latewood density of tree-rings, which is thought to respond primarily to summer temperature variations. I will then use the latewood density model alongside an existing tree-ring width model of the response to temperature and soil moisture within the framework of a Bayesian Hierarchical Model to obtain probabilistic and simultaneous reconstructions of temperature and soil moisture. By doing so we will relax the simplifying assumption, made in many prior reconstruction efforts based on tree-ring width variations, of a univariate response to climate in the observations. These new joint temperature and soil moisture reconstructions will improve accuracy of knowledge about past temperature and precipitation variability, which will in turn improve our still highly uncertain projections of 21st century precipitation changes. The proposed project offers me a unique opportunity to work with two internationally recognized experts in the field of proxy system modelling and Bayesian inference in the context of paleoclima-tology, providing the foundation for my successful future in the field.
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