研究人員揭開“古老氣候記憶” 追蹤冰河時(shí)期二氧化碳濃度的變化

2025-12-07 17:00:56 分類：休閑 閱讀(2)

從南極洲鉆取的冰芯記錄了二氧化碳進(jìn)入大氣長達(dá)一個(gè)世紀(jì)的波動(dòng)（Credit: © Thibaut Vergoz, Institut polaire français.）
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國科學(xué)報(bào)（唐鳳）：今天，人為造成的揭開記憶二氧化碳濃度上升，比冰河時(shí)期二氧化碳濃度最大躍升要高6倍、古老快近10倍。氣候
11.5萬至1.17萬年前，追蹤從北極到南半球亞熱帶地區(qū)，冰河變化氣候突變同時(shí)發(fā)生。時(shí)期
近日，碳濃在刊登于《科學(xué)》的研究氧化兩篇論文中，研究人員揭開了“古老氣候記憶”，揭開記憶追蹤了冰河時(shí)期二氧化碳濃度的古老變化，以及當(dāng)時(shí)全球氣候變暖的氣候足跡。
冰河時(shí)代通常被認(rèn)為是追蹤永無止盡的嚴(yán)寒。但在這段時(shí)間里，冰河變化大量二氧化碳進(jìn)入大氣層，時(shí)期為長達(dá)1萬年的嚴(yán)寒帶來了幾十年甚至幾個(gè)世紀(jì)的相對(duì)溫暖。但時(shí)間倒退得越遠(yuǎn)，可用的信息就越少，識(shí)別這種短暫事件就越困難。
其中一篇論文的通訊作者、英國劍橋大學(xué)氣候物理學(xué)家Christoph Nehrbass-Ahles在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，因?yàn)橹荒塬@得最近10萬年的高分辨率（這里指100年到10年的時(shí)間分辨率）數(shù)據(jù)，而上一次溫暖的間冰期大約在12萬年前，這已經(jīng)超過了可以獲得高分辨率數(shù)據(jù)的時(shí)間窗口。
此外，由于對(duì)過去氣候的精確日期記錄相對(duì)較少，氣候突變是否同時(shí)發(fā)生也很難確定，“氣候記錄的精確年代測(cè)定是關(guān)鍵。我們需要確切地知道在每個(gè)地點(diǎn)發(fā)生突變的時(shí)間，以便加以比較。”另一項(xiàng)研究的通訊作者、澳大利亞墨爾本大學(xué)博士生Ellen Corrick告訴《中國科學(xué)報(bào)》。
消除污染
通常，研究人員可以通過觀察從南極洲、格陵蘭島和低緯度地區(qū)高山鉆取的冰芯追蹤大氣中二氧化碳的波動(dòng)。但一直以來難以獲得高分辨率數(shù)據(jù)的部分原因是從冰中提取二氧化碳的技術(shù)造成了污染。
為此，Nehrbass-Ahles團(tuán)隊(duì)及瑞士伯爾尼大學(xué)等機(jī)構(gòu)的合作者，提出了一種從古冰中提取二氧化碳的新方法，比之前技術(shù)的精確性高3倍。他們開發(fā)的碎冰技術(shù)不涉及金屬部件之間的摩擦，因?yàn)槟Σ習(xí)a(chǎn)生二氧化碳。新方法允許他們測(cè)量濃度在百萬分之一（ppm）以內(nèi)的二氧化碳。
隨后，研究小組分析了在南極洲東部一個(gè)最高點(diǎn)鉆取的3500米長的冰芯。結(jié)果顯示，樣本時(shí)間在45萬到33萬年前，這段時(shí)間包括了一個(gè)完整的冰河時(shí)代和前后間冰期。平均而言，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與其相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的距離約為300年，在時(shí)間分辨率上比以前的研究提高了4到6倍。
研究人員還認(rèn)為二氧化碳的猛增是由大西洋洋流輸送帶變化造成的。當(dāng)墨西哥灣流減弱時(shí)，暖流給北大西洋海域帶來的熱量就會(huì)減少。Nehrbass-Ahles說，海洋表面溫度的變化，反過來會(huì)導(dǎo)致熱帶地區(qū)天氣模式改變，引發(fā)濕地收縮。儲(chǔ)存在沼澤中的富含碳的物質(zhì)發(fā)生分解，從而釋放出大量二氧化碳，使氣候變暖。
“這是我們第一次獲得高分辨率的間冰期二氧化碳數(shù)據(jù)。”Nehrbass-Ahles說，“在所研究的時(shí)間及全部氣候條件下，二氧化碳都出現(xiàn)了百年尺度的躍增。這些數(shù)據(jù)對(duì)‘訓(xùn)練’氣候模型以更好地預(yù)測(cè)未來氣候非常有用。”
未參與該研究的美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校古氣候?qū)W家Shaun Marcott說，新分析顯示，地球氣候“變化的速度比我們之前認(rèn)為的要快得多”，由此造成的生態(tài)系統(tǒng)變化雖然短暫，但可能影響深遠(yuǎn)。
廣泛同步
來到地球另一端，同樣在最后一個(gè)冰河時(shí)期，這里不僅迎來了溫暖的氣候，而且不同大陸同時(shí)面臨著氣候變化。
在最后一次冰河時(shí)期，格陵蘭島的快速變暖事件與整個(gè)歐洲大陸的溫度升高，以及亞洲和南美洲季風(fēng)地區(qū)的降雨變化都有關(guān)聯(lián)。換句話說，當(dāng)時(shí)地球大范圍氣候突變是同時(shí)發(fā)生的。
Corrick團(tuán)隊(duì)及合作者收集了63份已發(fā)表的歐洲、亞洲和南美洲洞穴遺址石筍記錄。來自丹麥、英國、德國、中國、法國和瑞士等國的科學(xué)家已經(jīng)為這些數(shù)據(jù)集工作了20年。
“石筍保存了洞穴形成時(shí)溫度和降雨量的信息。重要的是，我們還可以使用鈾釷年代測(cè)定法非常精確地測(cè)定其年代，從而比較不同地區(qū)氣候事件發(fā)生的時(shí)間。”Corrick說。
結(jié)果顯示，11.5萬到1.17萬年前，地球發(fā)生了超過25次突然變暖事件，其中23個(gè)是同步發(fā)生的。從北極到南部亞熱帶地區(qū)，“丹斯伽阿德—厄施格爾”氣候變暖事件期間，格陵蘭島變暖、歐洲變暖及降雨變化、亞洲季風(fēng)加強(qiáng)和南美洲季風(fēng)減弱，都是在幾十年內(nèi)相繼發(fā)生的。
這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)預(yù)測(cè)未來氣候變化的數(shù)值模型提供了重要信息，并證明了深刻的氣候變化可能同時(shí)發(fā)生，這突出了氣候系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。
論文合作者、劍橋大學(xué)的Eric Wolff表示，這些發(fā)現(xiàn)解決了古氣候群落長期以來的難題，即熱帶和北極之間的氣候變化是同步的。
人為排放前所未有
此外，一個(gè)觸目驚心的結(jié)論是，今天人為造成的二氧化碳濃度上升比想象的更高、更快。
2008年，伯爾尼大學(xué)冰芯專家的研究顯示，過去80萬年里大氣中二氧化碳濃度一直比今天低得多。從那時(shí)起，研究人員就在這些發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步研究。
Nehrbass-Ahles團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在其研究的12萬年間，出現(xiàn)了8次二氧化碳濃度迅速上升事件。而且有7次持續(xù)了100年以上，其中6次的二氧化碳濃度上升超過9ppm。相比之下，在工業(yè)革命初期人類活動(dòng)向空氣中排放大量二氧化碳之前，大氣中二氧化碳的全球平均含量約為280ppm。
Nehrbass-Ahles表示，目前二氧化碳濃度的上升遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了前幾次間冰期，二氧化碳濃度的自然上升速度是過去十年中人類驅(qū)動(dòng)速度的近1/10。而且，在過去的100年里，二氧化碳濃度最大的增幅大約是15ppm，相當(dāng)于過去6年里人類活動(dòng)造成的增加。
伯爾尼大學(xué)的Thomas Stocker說：“乍一看，這似乎不重要，但考慮到實(shí)現(xiàn)1.5攝氏度的氣候目標(biāo)，這樣的增加無疑是巨大的，這項(xiàng)研究結(jié)果使我們?cè)诒Ｗo(hù)氣候方面面臨更大壓力。”
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1126/science.aay8178
https://doi.org/10.1126/science.aay5538