地球轨道|地球轨道变,气候会怎样?( 三 )


这些研究将这一领域纵深推进 , 但对于有着万年以上变化周期的地球轨道变化 , 是否无须通过改变地球内部环境就可直接触发千年时间尺度的大西洋环流的骤变?
科学家们对这一问题仍不清楚 。 造成这一局面的主要原因是 , 太阳辐射驱动的地球内部气候背景变化与千年尺度气候事件一直是协同演变的 , 共同塑造了过去几百万年来的气候演变特征 。 而古气候重建记录本身作为气候演变的综合产物 , 并不能用于区分太阳辐射和气候背景变化两者各自对千年事件的影响 。 换句话说 , 我们并不清楚气候突变究竟是太阳辐射变化导致的 , 还是由轨道驱动的气候内部变化引起的 , 两者在这一系列千年事件中各自的贡献尚不清楚 。
3.新动力模型——地球轨道变化对气候突变有双重调制作用
为了解决上述难题 , 以中国科学院青藏高原研究所的科学家领导的科研团队 , 利用先进的复杂气候模型 , 系统地阐述了地球轨道变化直接驱动千年气候事件的动力机理 。 这篇论文已在线发表于国际地学期刊《自然·地球科学》 。
团队选取末次冰期第5、6、7次千年事件(过去四万到三万两千年之间)作为研究对象 , 开展数值模拟研究 。 这是因为这些突变发生的时期 , 全球冰量和温室气体并无显著的变化 , 可有效排除地球内环境变化对气候突变的调制 。
基于此 , 研究者们在开展这段时期的气候瞬变模拟试验时 , 仅将地球轨道参数的变化作为气候试验的强迫因素 , 而其他所有的环境变量(例如冰量、温室气体等)均保持不变 。 该试验设计的优势是可直接诊断轨道变化对大洋环流的直接影响 。 试验中 , 大西洋经向环流出现类似于古气候重建资料中的千年尺度震荡 , 其所引起的全球温度和降水变化也与重建记录有较好的一致性 , 在复杂气候模型中首次证实了地球轨道变化可直接驱动气候突变 。
研究人员又进一步采用轨道参数的单一强迫试验 , 即仅改变地轴倾角或离心率和岁差 , 定性不同轨道参数变化对气候突变的影响 。
研究发现 , 岁差的变化可通过影响北半球低纬地区的夏季太阳辐射量 , 调节大气水汽从大西洋向太平洋的输送强度 , 进而调控北大西洋的海表盐度 。 大西洋海表盐度的变化通过影响北大西洋深层水生成的强度 , 触发大西洋经向环流的突变 。 同时 , 地轴倾角可通过影响北半球高纬地区的年平均太阳辐射变化 , 调控北大西洋深层水生成区的海水温度以及海冰面积 , 进而影响表层海水垂直混合的强度 , 引起这些突变 。
这一系列的数值模拟试验证实了在寒冷的冰期单一轨道参数变化也可直接造成北大西洋海洋环流的突变—即地球轨道的变化不仅可以通过影响冰盖大小等方式间接调控气候突变的发生 , 也可通过影响海洋-大气系统直接触发气候突变 。

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