大冰期的故事
来源: 神秘的地球
12.3萬年前、2萬年前、1000年前。模型模擬了冰蓋從最少（上圖）緩慢增長至最多（中圖），又經過迅速消減回到最少（底圖）。 在30多年的時間裡，氣候研究人員一直試圖了解地球運行軌道上的微小變化如何促進了過去幾百年中主要氣候事件（大冰期）的形成。有一種觀點長期存在：地球繞太陽運行的蛋形軌道每10萬年一次地有節奏拉伸，造成了大陸般大小的冰蓋增長和削減。不過，軌道自身變化的力量遠遠不能真正推動冰蓋的形成和衰減。 現在，一個研究團隊稱，通過建造被很多人認為迄今最好的冰期模型，他們找到了答案。研究人員已經證實，10萬年的周期變化增強了第二軌道周期（地球自轉軸的2.3萬年擺動周期）的影響。同時，新模型還表明，北美冰蓋由於其巨大的質量，注定會迅速消融。加拿大卡爾加裡大學的氣候研究人員Shawn Marshall這樣評價該研究團隊，“他們所說的關於全球（冰川）周期的情況相當令人信服，他們獲得了之前的研究不能捕捉到的很多信息”。 正如日本東京大學的古氣候建模者Ayako Abe-Ouchi和同事上周發表在《自然》雜志中的報告所說，他們將一個類似用於預測地球變暖的成熟的全球氣候模型與一個相當復雜的北部冰蓋模型間接聯系起來。他們使用地球上日照分布變化的數據以驅動模型，這些數據是根據軌道變化和大氣中二氧化碳波動的情況得出的。在冰期存在與消亡時，冰蓋核心會記錄二氧化碳的相關信息。然後，他們將氣候變化的情況輸入到冰蓋模型中。 當與真實的冰蓋活動相比較時，這種合並後的模型表現良好。模擬的冰蓋在同樣的位置形成，並且和真實冰蓋保持相同的進度。在成千上萬年的時間裡，它們緩慢地擴張。之後，大約每隔10萬年，它們就會在幾千年的時間裡消融。該報告的作者之一、美國紐約Lamont-Doherty地球觀測站的古氣候學家Maureen Raymo表示，該模型完全靠自身得出結果，沒有人為的氣候作用力，也沒有過分簡化過程。Abe-Ouchi表示，還有更多的工作需要完成，不過“我有很強烈的直覺和自信，它會表現得很好”。 該模型的成功允許Abe-Ouchi和她的同事聚焦於他們認為對真實冰蓋周期有關鍵作用的兩個過程。其中一個是2.3萬年周期和10萬年周期的互相作用。在將近10萬年的時間裡，這種相互作用使夏季北部高緯度地區的太陽照射量足夠低，令冬雪在夏天得以保持並堆積成冰蓋。但是定期地，這兩種周期相結合會向北部高緯度地區提供更多的夏季熱量。 在這一點上，另一個關鍵因素——北美冰蓋的巨大質量——也發揮了作用。北美冰蓋從東海岸蔓延到西海岸，直到芝加哥南部。當時冰蓋到達了最南端，當兩個軌道周期共同作用使北部夏天更暖時，冰蓋就開始從邊緣融化。 同時，冰蓋巨大的質量使其侵入地球表面達1000米或者更深。而隨著冰蓋越來越向下融合而形成了一個空洞，這裡的大氣則隨著深度的增加而越來越暖。研究人員稱，這種變暖反饋現像是模型中冰蓋融化如此迅速的主要原因。 “這是目前為止最好的結果，真是一個很大的進步，因為他們使用了更多復雜的模型。”賓夕法尼亞州立大學帕克分校的古氣候建模研究人員David Pollard如是評價。下一步——在復雜氣候和冰蓋模型之間建立直接而互動的聯系——必須要“等待更先進的計算機技術”。 |
|
|
