中國(guó)科學(xué)家評(píng)“全新世溫度謎題”:南極海冰變化或是關(guān)鍵
來源:中國(guó)新聞網(wǎng) 發(fā)布時(shí)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(wàn)年(全新世)以來,是冷暖交替還是持續(xù)變暖?這一被譽(yù)為“全新世溫度謎題”的地質(zhì)記錄和氣候模擬差異研究,長(zhǎng)期以來備受學(xué)界關(guān)注,兩種觀點(diǎn)爭(zhēng)論也一直持續(xù)。
中國(guó)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(duì)近日在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表評(píng)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(duì)《自然》今年1月刊發(fā)美國(guó)學(xué)者相關(guān)“全新世以來,全球年均溫呈線性升高趨勢(shì)”結(jié)論提出質(zhì)疑。
評(píng)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(zhēng)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(gè)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(zhēng)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(duì)定量評(píng)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(guó)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(gè)溫暖的末次間冰期(距今約12.8-11.5萬(wàn)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(yáng)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(shì)的結(jié)論,驗(yàn)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(bào)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(duì)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?zhàn)饔脤?duì)間冰期氣候變化的影響,夸大了太陽(yáng)輻射對(duì)溫度變化的貢獻(xiàn),因此結(jié)論并不可靠。
他們?cè)谠u(píng)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(hào)的前提條件是,溫度變化完全控于太陽(yáng)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(yáng)輻射。在末次間冰期時(shí)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(yáng)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(shí)段,雖然冰蓋和溫室氣體相對(duì)穩(wěn)定,但兩極海冰存在顯著變化。海冰變化作為一個(gè)典型的氣候系統(tǒng)內(nèi)部的正反饋過程,海冰增加會(huì)導(dǎo)致全球絕大部分區(qū)域乃至全球溫度都會(huì)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(shí)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(duì)末次間冰期時(shí)段溫度指標(biāo)中的季節(jié)偏差進(jìn)行定量估計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)首先將南極海冰引起的溫度變化剔除,否則將會(huì)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(shì)。
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(yàn)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(wú)法正確重現(xiàn)這些對(duì)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(píng)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(píng)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(duì)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(píng)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(duì)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(duì)的研究目標(biāo)之一就是認(rèn)識(shí)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(diǎn)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(duì)全球溫度的影響。(完)
責(zé)任編輯:陳曉芳