中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所研究員張旭與英國(guó)、德國(guó)、澳大利亞科學(xué)家組成的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)利用復(fù)雜氣候模型,系統(tǒng)論證了地球軌道變化對(duì)氣候突變的雙重調(diào)制機(jī)制,為理解更新世氣候突變事件的觸發(fā)機(jī)理提供了全新動(dòng)力模型。相關(guān)研究近日在線發(fā)表于《自然—地球科學(xué)》。
研究人員首先開展了4萬~3.2萬年前的氣候瞬變模擬實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中,他們僅將地球軌道參數(shù)作為變化量,而其他所有的環(huán)境變量(例如冰量、溫室氣體等)均保持恒定,以此檢驗(yàn)軌道變化是否可以直接觸發(fā)大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流的突變。
實(shí)驗(yàn)表明,大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流出現(xiàn)類似于氣候記錄中的千年尺度震蕩,相應(yīng)的溫度和降水變化也與記錄有較好的一致性。這意味著,研究人員在復(fù)雜氣候模型中首次證實(shí)了地球軌道變化可直接驅(qū)動(dòng)氣候突變。
隨后,研究人員采用軌道參數(shù)的單一強(qiáng)迫實(shí)驗(yàn),即僅改變地軸傾角或離心率和歲差,進(jìn)一步定性不同軌道參數(shù)變化對(duì)氣候突變的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)值證實(shí)了單一軌道參數(shù)的變化也可直接觸發(fā)北大西洋海洋環(huán)流的突變,即軌道變化對(duì)氣候突變可直接調(diào)制。
為了系統(tǒng)厘清冰期旋回中軌道變化調(diào)制千年氣候事件的規(guī)律,研究人員通過數(shù)值實(shí)驗(yàn),總結(jié)出一個(gè)解釋更新世不同時(shí)期千年氣候事件的動(dòng)力概念模型,即在冰期旋回中,當(dāng)氣候背景類似于末次盛冰期或者末次間冰期最暖期時(shí),軌道變化無法觸發(fā)氣候突變,而當(dāng)冰量和溫室氣體處在盛冰期和間冰期最暖期之間時(shí),軌道變化可直接引起千年尺度的氣候自震蕩。自震蕩可在某一特定的軌道參數(shù)范圍內(nèi)持續(xù)存在,直到軌道參數(shù)移出該特定范圍,這個(gè)特定范圍可稱為千年氣候事件的“機(jī)會(huì)窗口”。與此同時(shí),氣候背景的變化,可以改變“機(jī)會(huì)窗口”在軌道周期中出現(xiàn)的位置。(記者 韓揚(yáng)眉)