中國科學(xué)家評“全新世溫度謎題”：南極海冰變化或是關(guān)鍵
來源：中國新聞網(wǎng) 發(fā)布時間：2021-12-06 16:52:31
兩極海冰擴(kuò)張導(dǎo)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(wǎng)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(zhì)記錄和氣候模擬差異研究，長期以來備受學(xué)界關(guān)注，兩種觀點爭論也一直持續(xù)。
中國科學(xué)院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)陳發(fā)虎院士團(tuán)隊近日在國際著名學(xué)術(shù)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(guān)鍵，對《自然》今年1月刊發(fā)美國學(xué)者相關(guān)“全新世以來，全球年均溫呈線性升高趨勢”結(jié)論提出質(zhì)疑。
評論文章第一作者、中科院青藏高原所研究員、蘭州大學(xué)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(jié)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(jié)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(biāo)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(yù)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(biāo)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(xué)博瓦(Bova)博士等人之前在《自然》發(fā)文，他們假設(shè)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(zhuǎn)換函數(shù)(SAT)，嘗試剔除古海溫指標(biāo)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(jié)論，驗證此前氣候模擬的結(jié)果。此文發(fā)表后學(xué)界高度關(guān)注，《自然》專題報道中認(rèn)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(jié)論的可靠性提出質(zhì)疑指出，博瓦等工作忽略了氣候系統(tǒng)內(nèi)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(xiàn)，因此結(jié)論并不可靠。
他們在評論文章中詳細(xì)分析說，博瓦等利用SAT方法定量重建指標(biāo)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(guān)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(rèn)為末次間冰期的溫度變化僅與太陽輻射有關(guān)，但這一前提假設(shè)并不準(zhǔn)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(nèi)部的正反饋過程，海冰增加會導(dǎo)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?qū)W研究中，海冰因?qū)θ蜃兣难杆夙憫?yīng)，一直被認(rèn)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(diào)制。因此，在利用SAT對末次間冰期時段溫度指標(biāo)中的季節(jié)偏差進(jìn)行定量估計時，應(yīng)當(dāng)首先將南極海冰引起的溫度變化剔除，否則將會夸大指標(biāo)中的季節(jié)偏差，導(dǎo)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(jié)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(dǎo)致全新世南極海冰的模擬結(jié)果與古氣候重建結(jié)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(nèi)反饋過程，例如南極海冰的變化，那么，將模擬結(jié)果作為一種評判并解釋古溫度指標(biāo)意義的參考標(biāo)準(zhǔn)就變得非常牽強(qiáng)。
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?qū)⒆罱K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(nèi)不同反饋過程對全球溫度演變的貢獻(xiàn)，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(yīng)團(tuán)隊的研究目標(biāo)之一就是認(rèn)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(zé)任編輯：陳曉芳
