四個(gè)高分辨率更新世氣候變化記錄的位置圖。論文作者供圖
黃土、湖泊和深海沉積的敏感元素比值變化及其與深海δ18O記錄對比。 論文作者供圖
萬(wàn)物生長(cháng)靠太陽(yáng)，地球氣候變化亦是如此。當地球繞太陽(yáng)運動(dòng)的軌道發(fā)生變化時(shí)，地球表面所接受到的太陽(yáng)輻射能量也隨之改變，造成地球上氣候發(fā)生相應的冷暖波動(dòng)和風(fēng)雨變遷。但是，如何去證明這種影響的存在？這種影響又暗含哪些規律？特別是氣候突變事件，因其幅度大、速度快、影響廣、未來(lái)趨勢難以預估，備受?chē)H學(xué)術(shù)界關(guān)注。
已有的研究文獻表明，陸地、海洋和冰芯等記錄揭示出最近80萬(wàn)年地球氣候經(jīng)歷了千年尺度快速變化，其振幅與冰期旋回有關(guān)。但是在中更新世氣候轉型之前，全球冰期旋回變幅較小且周期較短，氣候快速變化與冰期旋回的關(guān)系尚不清楚。中更新世（距今約120萬(wàn)年至70萬(wàn)年)是第四紀冰川演化的一個(gè)特殊時(shí)期，也是全球氣候環(huán)境變化從對稱(chēng)的4萬(wàn)年波動(dòng)轉變?yōu)椴粚ΨQ(chēng)的10萬(wàn)年冰期旋回的一個(gè)重要時(shí)期。
11月1日，《自然—地球科學(xué)》（Nature Geoscience）在線(xiàn)發(fā)表了中國科學(xué)院地球環(huán)境所孫有斌團隊聯(lián)合美國、英國和瑞士科學(xué)家的最新研究成果，綜合分析了來(lái)自海洋和陸地四個(gè)百年分辨率的元素比值變化序列，探討了更新世以來(lái)千年尺度氣候變率特征及其與軌道參數變化的關(guān)系。
四個(gè)高分辨率記錄分別來(lái)自北大西洋冰筏事件核心區U1308孔、伊比利亞海岸U1385孔、巴爾干半島奧赫里德湖（Ohrid）和中國黃土高原古浪黃土。
孫有斌介紹，他們基于末次冰期北半球氣候突變事件的同步性，利用中國石筍δ18O記錄作為基準曲線(xiàn)，調整了60萬(wàn)年以來(lái)4種元素比值中的突變事件年齡，60萬(wàn)年之前則利用U1308孔Si/Sr比值，作為其他3個(gè)記錄的年齡靶曲線(xiàn)，構建了4個(gè)元素比值變化的同步時(shí)間序列。
研究者經(jīng)對4種元素比值記錄的小波分析結果表明，千年尺度變幅在10萬(wàn) 、4萬(wàn)和2萬(wàn)年波段表現出明顯的周期性。
“通過(guò)對千年尺度變幅與冰量和軌道參數進(jìn)行交叉小波分析，發(fā)現在10萬(wàn)和4萬(wàn)年周期上千年尺度變率明顯受到冰量變化調制，尤其是在中更新世氣候轉型之后。” 孫有斌闡述，“在4萬(wàn)和2萬(wàn)年頻段上，千年尺度氣候變幅持續受到地軸傾斜度和歲差影響。”
地軸傾斜度(Obliquity)是指地球自轉軸（赤道面）與公轉軸（黃道面）的夾角，在21.5~24.5°之間緩慢變化，周期約4萬(wàn)年；地軸傾斜度變化影響著(zhù)地球不同緯度之間太陽(yáng)輻射入射量差異，較小的傾角意味著(zhù)高緯地區接受太陽(yáng)輻射相對較少。
歲差(Precession)表示地球運轉時(shí)近日點(diǎn)和遠日點(diǎn)在公轉軌道上做旋進(jìn)運動(dòng)，造成春（秋分）點(diǎn)在黃道面上位置變化稱(chēng)為歲差，其進(jìn)動(dòng)周期約2.6和 1.9萬(wàn)年；歲差是氣候季節性變化的主要誘因，造成南北半球四季正好相反。
論文作者將4個(gè)元素比值歸一化后進(jìn)行整合，生成陸地—海洋集成記錄，從而揭示出千年尺度氣候變化在過(guò)去150萬(wàn)年持續存在，氣候突變事件的數量和幅度在冰期和間冰期不同氣候背景下有顯著(zhù)差異。在中更新世之前，氣候突變的劇烈程度主要受到歲差和地軸傾斜度變化的影響，而到中更新世之后全球冰量和軌道參數均可調制千年尺度氣候事件的變化幅度。
相關(guān)專(zhuān)家認為，該研究整合了來(lái)自海洋和陸地對氣候突變敏感的高分辨率元素地球化學(xué)記錄，構建了一個(gè)更新世千年尺度氣候變化代表性序列，發(fā)現千年尺度氣候變率不僅受冰期—間冰期下墊面的強烈調制，而且也受到歲差和地軸傾斜度變化的持續影響，為評估軌道和千年氣候變化之間的動(dòng)力關(guān)聯(lián)提供了關(guān)鍵地質(zhì)證據。(張行勇 中國科學(xué)報 發(fā)布時(shí)間：2021/11/4)
相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1038/s41561-021-00794-1
來(lái)源：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/11/468444.shtm
