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過去2,000年間の気温記録は、気候代理記録のデータと、地球規模で過去170年間しかカバーしていない現代の観測機器による気温記録を組み合わせて再構築されています。1千年紀と2千年紀の一部または全部をカバーする大規模な再構築では、近年の気温が異常であることが示されています。 2007年の気候変動に関する政府間パネル（IPCC ）第4次評価報告書は、「20世紀後半の北半球の平均気温は、過去500年間の他のどの50年間よりも高く、少なくとも過去1,300年間で最も高かった可能性が高い」と結論付けています。これらの再構築のグラフに示されている曲線は、過去1世紀の気温の急激な上昇のため、ホッケースティックグラフとして広く知られています。 2010年現在この大まかなパターンは、さまざまな統計的手法と代理記録の組み合わせを用いた20以上の再構築によって裏付けられており、20世紀以前の「シャフト」がどれほど平坦に見えるかにはばらつきがある。代理記録の疎らさにより、それ以前の時代についてはかなりの不確実性が生じる。[ 2 ]
樹木気候学で使用される樹木の年輪幅や密度などの個々のプロキシ記録は、重複期間の機器記録に対して較正されます。このような記録のネットワークは、地域の過去の気温を復元するために使用されます。樹木の年輪プロキシは、北半球の温帯地域の気温を復元するために使用されてきましたが（熱帯地域では樹木は年輪を形成しません）、陸地に限られており、大部分が海洋である南半球ではまれです。より広い範囲をカバーするのは、さまざまな地域で見つかる湖底堆積物、氷床コア、サンゴなどのプロキシを組み込み、統計的手法を使用してこれらの疎なプロキシをより多くの樹木の年輪記録に関連付けるマルチプロキシ復元です。「コンポジットプラススケーリング」（CPS）法は、半球または地球全体の平均気温の大規模なマルチプロキシ復元に広く使用されています。これに加えて、気候場再構築（CFR）手法を用いることで、気候パターンが広範囲にわたってどのように発展してきたかを示すことができ、自然変動や長期的な振動の調査、さらには気候モデルによって生成されたパターンとの比較にも役立つ。
20世紀以前の1900年間で 、次に温暖だった時期は950年から1100年頃で、地域によってピークの時期が異なっていたと考えられています。これは中世温暖期と呼ばれており、17世紀頃には小氷期と呼ばれる広範囲にわたる寒冷期があったことを示唆する証拠もあります。「ホッケースティック論争」では、気候変動否定論者が中世温暖期は現在よりも温暖だったと主張し、気候復元のデータや手法に異議を唱えています。
IPCC第6次評価報告書によると、過去170年間で、人類は地球の気温を過去2,000年間で最高レベルまで上昇させてきました。現在の数世紀にわたる期間は、過去10万年間で最も温暖な時期です。[ 3 ] 2011年から2020年までの気温は、 1859年から1890年までの気温よりも1.09℃高くなりました。陸上の気温は1.59 ℃上昇し、海洋上では0.88 ℃上昇しました。[ 3 ] 2020年の気温は 産業革命以前の時代よりも1.2℃高くなりました。[ 4 ] 2023年9月の気温は 産業革命以前のレベルよりも1.75℃高く、2023年全体では1.4 ℃高くなると予想されています。[ 5 ]
これまでで最も観測が充実していたのは1850年から現在までの期間で、観測範囲は時間とともに拡大しています。この期間における近年の観測記録（主に温度計による直接測定に基づく）は、ほぼ地球全体を網羅しています。そして、地球全体の気温が温暖化傾向にあることを示しています。
この時期より前は、様々な代替指標を用いる必要があった。これらの代替指標は、直接的な温度計測定値よりも精度が低く、時間分解能も低く、空間的な範囲も狭かった。唯一の利点は、より長い期間の記録を再構築できることである。直接的な温度記録は代替指標よりも精度が高いため（実際、代替指標の較正には直接的な温度記録が必要である）、入手可能な場合は直接的な温度記録が用いられる。すなわち、1850年以降は直接的な温度記録が用いられる。
1850年以前の気温は観測記録が少ないため、それ以前の気温は間接的な方法に基づいて復元する必要がある。樹木気候学の原理に基づく方法の一つは、樹木の年輪の幅やその他の特徴を利用して気温を推定するものである。雪、サンゴ、鍾乳石の同位体組成も気温推定に利用できる。その他に用いられてきた手法としては、作物の収穫時期、各地の森林限界、その他の歴史的記録を調べて気温を推定する方法などがある。これらの間接的な方法による気温推定は、観測データよりも不確実性が高い傾向がある。
ほとんどの代替指標記録は、重複期間における現地の気温記録に基づいて較正され、気温と代替指標との関係を推定する必要がある。その後、代替指標のより長い履歴データを用いて、それ以前の期間の気温を復元する。
地球規模または半球規模の記録が必要な場合は、代理データ記録を何らかの方法で平均化する必要があります。「複合プラススケーリング」（CPS）法は、半球規模または地球規模の平均気温を大規模にマルチプロキシデータを用いて再構築する際に広く用いられています。これに加えて、気候パターンが広範囲にわたってどのように変化してきたかを示す気候場再構築（CFR）法も用いられています。
平均化のプロセスでは、細心の注意を払う必要があります。たとえば、ある地域に多数の年輪記録がある場合、すべてのデータの単純平均ではその地域が過度に重み付けされるため、このような過大な重み付けを避けるために統計的手法が使用されます。Mann 、Bradley & Hughes 1998およびMann、Bradley & Hughes 1999 CFR 再構築では、主成分分析を使用して、これらの地域記録の一部を結合してから、グローバルに結合しました。重要な区別は、世界中に分布する複数のプロキシ記録を使用してグローバルな気温再構築を得ようとする、いわゆる「マルチプロキシ」再構築と、より地域的な再構築とです。通常、さまざまなプロキシ記録は、何らかの加重平均で算術的に結合されます。最近では、Osborn と Briffa は、任意の期間で正、負、または中立の記録の割合を数えるという、より単純な手法を使用しました。[ 6 ]これにより、従来のマルチプロキシ研究と概ね一致する結果が得られます。
2007年のIPCC第4次評価報告書は、14の復元を引用し、そのうち10は1,000年以上を対象としており、「20世紀後半の北半球の平均気温は、過去500年間の他のどの50年間よりも高かった可能性が非常に高く、少なくとも過去1,300年間で最も高かった可能性が高い」という結論を裏付けている。[ 7 ]
ブドウの収穫時期、港湾の海氷のない期間、霜や熱波に関する日記などの過去のデータを利用して、特定の地域で温暖だった時期や寒冷だった時期を示す指標を得ることも可能です。ただし、これらの記録は較正が難しく、多くの場合、時系列的にまばらにしか入手できず、先進地域でしか入手できない場合もあり、誤差の推定値も正確ではない可能性があります。同じ期間のこれらの過去の観測結果は、温暖化と寒冷化の両方の時期を示しています。
定量的アプローチと定性的アプローチの明らかな違いは、完全には解消されていない。上述の再構築は、結果を生成するために様々な仮定に基づいている。これらの仮定が成り立たない場合、再構築は信頼できないものとなる。定量的再構築において、最も基本的な仮定は、代理指標の記録が気温に応じて変化すること、そして気温以外の要因が結果を混乱させないことである。歴史的記録における気温変動は、半球規模ではなく地域規模である可能性がある。
Nature誌 への手紙の中で、Bradley、Hughes 、 Mann（2006）は、1998年の論文の元のタイトル「過去千年間の北半球の気温：推論、不確実性、および限界」[ 8 ]を指摘し、より確実な結論に達するためには、より広範囲にわたる高解像度データが必要であり、不確実性が論文の要点であったことを指摘した。
1960年代、ヒューバート・ラムは、イングランド中部の歴史的文書と気温記録から一般化して、北大西洋地域に中世温暖期があり、その後小氷期が続いたと提唱した。これは、中世の温暖化が地球規模ではなかった可能性があるという注意とともに、IPCC第1次評価報告書で議論された。過去の気温記録の定量的推定に代理指標を使用する方法は、1930年代以降散発的に発展しており、ブラッドリーとジョーンズ（1993 ）は「複合プラススケーリング」（ CPS）法を導入した。[ 9 ] [ 10 ] 1400年まで遡る彼らの再構築は、IPCC第2次評価報告書で取り上げられた。
Michael E. Mann、Raymond S. Bradley、Malcolm K. Hughesによる再構築（Mann、Bradley & Hughes 1998、MBH98）は、1400年まで遡る年間表面温度と半球平均温度の地球規模のパターンを示し、不確実性を強調した。[ 11 ]
Jones et al. 1998 は、1000 年まで遡る CPS の再構築を独自に作成し、Mann、Bradley & Hughes 1999 (MBH99) は MBH98 の方法論を使用して、研究を 1000 年まで遡って拡張しました。[ 12 ] [ 13 ]気候学者のJerry Mahlmanは、このパターンを説明するためにホッケースティックという用語を使用し、1900 年までは比較的平坦なグラフがアイスホッケースティックの「シャフト」を形成し、その後「ブレード」に対応する急激な増加が続くことを想定しました。[ 14 ] [ 15 ]
MBH99グラフの1つのバージョンは、2001年のIPCC第3次評価報告書（TAR）で大きく取り上げられ、同報告書は、北半球では1990年代が過去1000年間で最も温暖な10年間であり、1998年が最も温暖な年であった可能性が高いという結論を裏付けるために、Jones et al. 1998や他の3つの再構築も参考にしました。このグラフは広報活動で取り上げられ、 20世紀後半の温暖化が例外的なものであったという科学的コンセンサスが強まることに反対する人々にとって論争の的となりました。[ 16 ]
2003年、1997年の京都議定書をめぐるロビー活動が激化する中、ブッシュ政権による初代環境保護庁から気候再構築を削除しようとする試みと、ジム・インホフ上院議員による人為的な地球温暖化はでっち上げだと主張する演説は、いずれもスーンとバリウナスの論争に依拠していた。[ 17 ] 2003年後半、スティーブン・マッキンタイアとロス・マッキトリックは、MBH98論文のデータに異議を唱えるMcIntyre & McKitrick 2003を発表した が、彼らの主張は反駁された。2004年、ハンス・フォン・シュトルヒは、 MBH98の統計的手法は変動性を過小評価していると述べたが、これが全体のグラフを損なうと述べるのは誤りだった。[ 12 ] [ 18 ] 2005年にマッキンタイアとマッキトリックはMBH98とMBH99の主成分分析手法を批判したが、 Huybers 2005 harvnb error: no target: CITEREFHuybers2005 ( help )とWahl & Ammann 2007はマッキンタイアとマッキトリックの誤りを指摘した。 2006年の国立研究評議会北部報告書は、軽微な但し書き付きでMBHを支持した。[ 19 ]ウェグマン報告書はマッキンタイアとマッキトリックの研究を支持したが、その後信用を失った。MBH研究に対する反論は気候研究ユニットの電子メール論争の一部として再び持ち出されたが、8つの独立した調査によって却下された。
科学におけるテストは、異なるデータや方法を用いて結果が再現できるかどうかである。さまざまな統計的手法や代理記録の組み合わせを用いた20以上の再構築は、1998年の元のホッケースティックグラフで示された大まかな合意を支持しており、20世紀以前の「シャフト」の平坦さにはばらつきがある。[ 2 ] 2013年のIPCC第5次評価報告書（AR5 WG1）は、過去2000年間の気温変動を調査し、北半球の年間平均気温について、「1983～2012年の期間は、過去800年間で最も温暖な30年間であった可能性が非常に高く（高い確信度）、過去1400年間で最も温暖な30年間であった可能性が高い（中程度の確信度）」と結論付けた。[ 20 ]
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