中國科學家評“全新世溫度謎題”：南極海冰變化或是關鍵
來源：中國新聞網 發(fā)布時間：2021-12-06 16:52:31
兩極海冰擴張導致年均溫度的降低（顏色是溫度）。中科院青藏高原所 供圖
中新網北京12月6日電人類賴以生存的地球距今1萬年(全新世)以來，是冷暖交替還是持續(xù)變暖？這一被譽為“全新世溫度謎題”的地質記錄和氣候模擬差異研究，長期以來備受學界關注，兩種觀點爭論也一直持續(xù)。
中國科學院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)陳發(fā)虎院士團隊近日在國際著名學術期刊《自然》發(fā)表評論文章指出，南極海冰變化或是解決“全新世溫度謎題”的關鍵，對《自然》今年1月刊發(fā)美國學者相關“全新世以來，全球年均溫呈線性升高趨勢”結論提出質疑。
評論文章第一作者、中科院青藏高原所研究員、蘭州大學教授張旭專門從事海洋-大氣-冰凍圈多圈層相互作用的模擬研究，他介紹說，“全新世溫度謎題”目前主要存在兩種爭論：一是如全球海洋和陸地溫度記錄的集成結果所示，全球年均溫在早中全新世有一個大暖期(距今9000-7000年)，隨后全球變冷直至工業(yè)革命以來的再次全球變暖；另一種是氣候模型的模擬結果所揭示的、全新世以來全球年均溫持續(xù)變暖。這兩種爭論至今未有定論，如果氣候模型模擬正確，則用于研究古氣候演變的古溫度指標的指示存在偏差；如果古溫度指示正確，那么用于氣候變化未來預估的氣候模型則存在系統(tǒng)性偏差。
海冰對定量評估溫度指標U1485季節(jié)偏差和年均溫的影響。中科院青藏高原所 供圖
美國新澤西州立大學博瓦(Bova)博士等人之前在《自然》發(fā)文，他們假設距現(xiàn)代間冰期最近的上一個溫暖的末次間冰期(距今約12.8-11.5萬年)不存在冰量和溫室氣體變化，其全球溫度的季節(jié)差異完全由不同季節(jié)的太陽輻射決定，并通過建立季節(jié)到年均溫度的轉換函數(shù)(SAT)，嘗試剔除古海溫指標中的季節(jié)性偏差，以此定量年均溫的變化，最終得出全新世以來，全球年均溫呈線性升高趨勢的結論，驗證此前氣候模擬的結果。此文發(fā)表后學界高度關注，《自然》專題報道中認為，“全新世溫度謎題”或已被解決。
張旭研究員和陳發(fā)虎院士對該文結論的可靠性提出質疑指出，博瓦等工作忽略了氣候系統(tǒng)內部的反饋作用對間冰期氣候變化的影響，夸大了太陽輻射對溫度變化的貢獻，因此結論并不可靠。
他們在評論文章中詳細分析說，博瓦等利用SAT方法定量重建指標中季節(jié)信號的前提條件是，溫度變化完全控于太陽輻射，并且兩者是線性關系。在全新世，由于北半球冰蓋融化以及大氣溫室氣體上升，溫度變化不能單純歸因于太陽輻射。在末次間冰期時期，北半球冰蓋以及大氣溫室氣體較為穩(wěn)定，因此，博瓦等人認為末次間冰期的溫度變化僅與太陽輻射有關，但這一前提假設并不準確。
在末次間冰期時段，雖然冰蓋和溫室氣體相對穩(wěn)定，但兩極海冰存在顯著變化。海冰變化作為一個典型的氣候系統(tǒng)內部的正反饋過程，海冰增加會導致全球絕大部分區(qū)域乃至全球溫度都會顯著變冷。在現(xiàn)代氣候學研究中，海冰因對全球變暖的迅速響應，一直被認為是一種氣候的快反饋過程。但是，在百年及以上時間尺度上，南極海冰變化，由于其地理位置的特殊性，還受到氣候系統(tǒng)慢反饋過程(即南極冰蓋和大洋深部環(huán)流)的調制。因此，在利用SAT對末次間冰期時段溫度指標中的季節(jié)偏差進行定量估計時，應當首先將南極海冰引起的溫度變化剔除，否則將會夸大指標中的季節(jié)偏差，導致全新世的年均溫呈上升趨勢。
更值得注意的是，博瓦等人用于支持其結論的氣候瞬變模擬試驗沒有很好地考慮南極海冰演變的特性，導致全新世南極海冰的模擬結果與古氣候重建結果不符。如果氣候模型無法正確重現(xiàn)這些對溫度變化有顯著影響的氣候內反饋過程，例如南極海冰的變化，那么，將模擬結果作為一種評判并解釋古溫度指標意義的參考標準就變得非常牽強。
張旭、陳發(fā)虎在《自然》評論文章中表示，如果可以在SAT方法中合理考慮南極海冰變化對年均溫度的影響，或將最終解決“全新世溫度謎題”，這將為評估氣候模型的可靠性以及定量氣候系統(tǒng)內不同反饋過程對全球溫度演變的貢獻，提供重要的參考。
中科院青藏高原所稱，該所古生態(tài)與人類適應團隊的研究目標之一就是認識青藏高原溫度變化的海拔依賴性和放大器作用，后續(xù)將重點探索青藏高原這一地球第三極與北極、南極間的相互作用，以及其對全球溫度的影響。(完)
責任編輯：陳曉芳
