全球干旱化预计将加剧。然而，我们对其对物种分布的潜在影响的了解仍然有限。在这里，我们研究了全球干旱速度及其与三个部门（自然保护区、农业区和城市地区）和陆地生物多样性的重叠，包括历史时期（1979年至2016年）和未来时期（2050年至2099年），考虑和不考虑植被对二氧化碳上升的生理反应。尽管全球平均干旱速度为+0.05/+0.20 km/yr−1（无CO2效应/有CO2效应；“+”表示变湿），但农业和城市地区在历史上都表现出平均干燥速度。此外，在干地中，我们发现植被绿度等值线的移动与干旱速度的轨迹显著耦合。在未来，预计自然保护区的干旱速度将从湿润变为干燥，跨越RCP（代表性浓度路径）2.6、RCP6.0和RCP8.5情景。当考虑到陆地分类群（包括植物、哺乳动物、鸟类和两栖动物）的空间分布时，全球干旱速度将为-0.15/-0.02 km/yr−1（“-”表示变干；历史），-0.12/-0.15 km/yr−1（RCP2.6），-0.36/-0.10 km/yr−1（RCP6.0），和-0.75/-0.29 km/yr−1（RCP8.5），其中两栖动物受到的影响尤为严重。在所有情景下，干旱速度都比温度速度具有更高的多向性，而温度速度主要向极地方向移动。这些结果表明，除了变暖的影响外，干旱化风险可能会显著影响陆地物种的分布，并进一步影响未来现有保护区的有效性，特别是在最能匹配历史二氧化碳排放的RCP8.5情景下。
今天用作化石燃料的地球上大部分煤矿是由石炭纪晚期和二叠纪早期的植物残骸形成的。有机碳的高埋藏率与当时大气中二氧化碳（CO2）的显着减少有关。最近对高分辨率记录的分析显示，最新的石炭纪大气CO2浓度在∼150至700 ppm之间，轨道驱动的变化很大，最早的二叠纪的CO2浓度非常低，为100±80 ppm。在这里，我使用耦合气候模型探讨了石炭纪/二叠纪边界周围气候对地球轨道参数和大气 CO2 变化的敏感性。最冷的轨道构型的特点是地球椭圆轨道的轴向倾斜大，偏心率小，而最热的构型发生在北半球春季的最小倾斜、最大偏心率和近日点通道。全球冰川作用发生在 CO2 浓度 <40 ppm 时，这表明鉴于大气中 CO2 的低水平和动，完全冰川化的雪球地球状态的逃逸相当狭窄。这些发现强调了古生代晚期冰河期轨道循环对气候和碳循环的重要性，以及地球煤矿中储存的化石碳的气候意义。
季节性气候趋势（例如，过去几十年来南极洲夏季气温的升高）是人为的还是自然的，对于减缓和适应措施都非常重要。传统的显著性分析假设：（i）季节气候趋势可以通过线性回归来量化，（ii）不同的季节记录可以被视为独立的记录，以及（iii）每个季节记录的持久性可以通过短期记忆来表征，这些记录由一阶自回归过程描述。在这里，我们表明假设 ii 是无效的，因为不同的季节之间存在很强的年内相关性。我们还表明，即使没有相关性，对于高斯白噪声，传统分析也会导致对季节性趋势重要性的强烈高估，因为没有考虑多重测试。此外，当数据表现出长期记忆（在大多数气候记录中都是这种情况），假设III导致对趋势重要性的进一步高估。将蒙特卡罗模拟与Holm-Bonferroni方法相结合，我们展示了如何在长期相关记录中获得对季节性气候趋势重要性的可靠估计。举例来说，我们将我们的方法应用于西南极洲的代表性温度记录，西南极洲是地球上变暖最快的地方之一，属于地球系统中的关键倾倒元素。
我们通过对代理相对海平面重建和潮汐计数据的统计荟萃分析，评估了共同时期温度与全球海平面 （GSL） 变化之间的关系。GSL 在公元 0-700 年间以 0.1 ± 0.1 毫米/年（2σ）的速度上升。在公元1000-1400年间，GSL下降0.2±0.2毫米/年与全球平均降温∼0.2°C有关。GSL的显著加速始于19世纪，并在20世纪产生了极有可能（概率P≥0.95）比过去27个世纪中的任何一个世纪都快的上升。根据GSL重建校准的半经验模型表明，在没有人为气候变化的情况下，20世纪GSL极有可能（P=0.95）上升不到观测到的13.8±1.5 cm的51%。新的半经验模型在很大程度上调和了21世纪半经验GSL预测与政府间气候变化专门委员会第五次评估报告中总结的基于过程模型的预测之间的先前差异。
