高保真的气候变化记录，揭秘了地球4种不同的气候状态_风闻
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2020-09-14 15:05
研究人员编制了一份连续的、高保真度地球气候变化记录。它记录了地球6600万年前的气候变化情况，揭示了4种不同的气候状态（温室、暖室、冷室和冰室）。
俯瞰地球。
《科学》杂志当地时间近日报道，经过几十年的研究和广泛的国际合作，美国加州大学圣克鲁兹分校（UCSC）、德国不莱梅大学（UOB）、波茨坦气候影响研究所（PIK）等首次编制了一份高保真度、具有连续性的地球气候变化记录。
它记录了地球过去6600万年间的气候变化情况，揭示了4种不同的气候状态（温室、暖室、冷室和冰室）。这些主要的气候状态持续时间长达数百万甚至数千万年。
在每一个时期内，气候都随着地球绕太阳运行的轨道变化呈现出节律性变化。但每种气候状态对轨道变化的反应不同，轨道变化导致的全球温度的变化相对较小，而不同气候状态交替造成的全球温度变化则非常剧烈。
这项研究的挑战在于，研究人员需要在足够精确的时间尺度上，确定历史气候变化，并分析出轨道变化引发的气候变化程度。
论文作者、UCSC教授James Zachos解释说：“冰期-间冰期循环随地球轨道的变化呈现出节奏变化。这改变了抵地太阳能的量，天文学家据此可以计算出过去的轨道变化情况。当我们重建历史气候时，很容易发现大致的长期变化。但我们也清楚，受轨道变化影响，应该有更精确的节奏变化。过去我们一直认为这一信号无法恢复。”
在过去的300万年中，地球气候一直处于冰室期，其特征是冰期和间冰期交替出现。在冰室期，现代人类进化了，由此产生的温室气体和人类活动正把地球推向前所未见的温室期。
Zachos说：“政府间气候变化专门委员会（IPCC）预测，在‘一切照旧’的情况下，全球气温可能上升至5000万年以来的最高点。”
国际海洋钻井计划（ODP）和海洋综合钻井计划（IODP）为科学家提供了来自深海盆地的高质量沉积物岩心。它们在新气候记录的编制过程中扮演了关键角色。历史气候的特征在海底沉积物的微型浮游生物外壳中留下了踪迹。
在分析了沉积物岩心后，研究人员需要通过将沉积物层记录与地球轨道的变化进行匹配，拟定出“天文年代学”。
2001年，Zachos等曾在《科学》杂志发文称，气候应对轨道变化的周期大概是500万年，时间跨度为渐新世至中新世。
Zachos与论文作者、UOB研究人员Thomas Westerhold合作，从记录的早期部分中挖掘出了许多新数据。Westerhold负责了其中一个关键步骤——拼合世界各地的沉积物岩心中获得的气候记录的重叠片段。
Zachos评价说：“收集如此庞大的气候记录是非常繁琐的。这是国际合作的重大成果。”
透过新汇编的气候记录，研究人员发现，气候对轨道变化的反应，与温室气体水平、极地冰盖范围等因素密切相关。
Zachos说：“在一个无冰的极端温室世界里，虽然冰盖不会有任何反馈，但这会改变气候的动态。”
在过去的6600万年中，大多数主要的气候变化都与温室气体水平变化有关。Zachos分析古新世-始新世热峰值（PETM）后发现，导致气候进入温室期的快速全球变暖事件，与大量碳进入大气有关。与之相似，在始新世晚期，随着大气中二氧化碳含量的降低，南极开始形成冰原，气候也转入冷室期。
Zachos说：“临近转变时，气候会变得不稳定。我们发现了涉及轨道因素的更具确定性的反应。新气候记录为许多领域的研究提供了极富价值的框架。它不仅可以用于测试气候模型，还能为地球动力学和物种进化研究提供帮助。”
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200910150313.htm
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