
我们今天所经历的快速气候变化,主要由人类不断向大气中排放的温室气体所驱动。
但来自远古南极冰芯的新证据表明,在地球气候过去三百万年不断变化的过程中,并非始终如此。
根据《自然》杂志上两篇新论文的研究发现,在某些转折点上,海洋温度可能比温室气体对地球气候产生更大的影响。
两个研究团队分析了从南极洲艾伦山蓝色冰区提取的冰芯。艾伦山的冰芯是世界上部分最古老冰层的样本,其中一些冰芯可追溯至600万年前。

像阿兰山这样的蓝冰区仅占南极冰盖表面面积的约1%,它们因此得名,是因为强风会吹走新降的雪,使更古老的冰暴露在地表。
阿兰山地区几乎没有任何水平或垂直方向的移动,使其成为获取极其古老冰芯的独特地点。
冰芯是地球长期气候最优质的天然“档案”。
它们不一定包含完整连续的记录。例如,阿兰山的岩芯层由于冰川在数千年间沉积的方式,其层序出现了时间上的错乱。
但每层冰都包含一个气候快照,能告诉我们冻结时发生了什么,而且有方法可以解读它们的秘密。
冰层中的某些同位素暗示了海洋温度,而火山灰和其他颗粒物则能表明空气污染的来源。
而且,对气候科学家来说,最重要的是,冰层可以封存空气中的微小气泡,从而揭示上千万年来大气中气体成分的历史变化。

伍兹霍尔海洋研究所古气候学家莎拉·沙克勒顿领导了一个国际研究团队,开展了一项研究,重点分析了过去300万年间全球海洋温度的变化。
溶解的氙和氪这两种稀有气体在不同温度下会溶解于海水,为他们提供了一种估算海洋热量的方法。
这些代理测量数据表明,大约270万年前海洋急剧降温,大致对应于新近纪-第四纪过渡期,当时地球气候逐渐从温暖转向寒冷,导致北半球广大地区出现冰川。
冰芯数据还表明,在中更新世转折期,全球海洋平均温度保持相对稳定,这一时期发生在120万至80万年前的冰期循环中的又一次转变。

与此同时,由俄勒冈州立大学地球化学家朱莉娅·马克斯-彼得森领导的团队从同一组冰芯中发现,过去300万年间大气中的二氧化碳和甲烷浓度“总体保持稳定”。
尽管南极蓝冰区的古气候档案较为复杂,但我们的记录显示,冰芯中温室气体的测量可以延伸至新近纪晚期,为地球气候系统在全球变冷和海平面下降时期提供了若干快照。
正如剑桥气候学家埃里克·沃尔夫在一篇配套评论文章中所写,这表明冰盖的增长与生存可能对二氧化碳浓度的微小变化极为敏感——或者地球过去气候的变化可能由其他因素驱动。
沙克尔顿及其同事的研究或许能为这一谜题提供进一步线索。他们发现海面温度与海洋平均温度的变化之间存在明显脱节。

如果我们想要弄清楚如何重新稳定我们赖以生存的地球,了解人类大规模干预之前地球气候的工作方式就显得尤为重要。
但解读这些冰芯存在局限性,正如谢克伦最近在《科学讲座》播客中所解释的那样。
这些记录仍然相当新,而且比我们习惯处理的连续冰芯要复杂得多,她表示。
由于冰层尤其是最古老的冰层被高度压缩,我们实际上可能涵盖了冰期与间冰期的循环变化,因此目前尚无法研究气候在冰期与间冰期之间的演变过程。
这些记录究竟在多大程度上反映了冰期与间冰期条件下气候的平滑程度,以及我们具体平均了多少,仍然是一个未解之谜。
海平面比我们想象的要高,其影响巨大。
一项打破纪录的南极冰下钻探揭示了重大惊喜
