□建平 一篇來自中國科學院地球環境研究所的文章指出，地球環繞太陽運行的軌道變化或是如今氣候突變的真正幕后推手。該說法主要源于近日發表在《自然·地球科學》上的幾篇研究論文。 研究人員發現，太陽輻射作為地球氣候系統最重要的外部驅動力，由軌道變動導致的地表接收太陽輻射變化雖然非常緩慢，但對氣候突變的影響已不容忽視。有研究表明，至少在更新世時段內，千年尺度氣候突變會持續受到這種地球軌道參數變化的調制影響。 地球軌道三要素 眾所周知，地球繞太陽運動的軌道并不是“西方繪畫之父”喬托筆下的完美圓形，而更像是一個隨著時間音符不斷律動的橢圓形。而且這種繞行運動的方式有數十種之多，不過最廣為人知的還是地球的公轉和自轉。 地球上萬物能量皆來源于太陽，當地球繞太陽運行軌道發生變化時，地球表面所接受到的太陽輻射能量也隨之改變，造成地球上氣候發生相應的冷暖波動和風雨變遷。所以，地球上的氣候變化與太陽絕對脫不了干系。 但要了解地球軌道變化對氣候的影響，首先要了解地球軌道的三要素：偏心率、地軸傾斜度、歲差。 偏心率是指地球繞太陽旋轉的橢圓形軌道并非一成不變，其變動范圍是0-0.07，變化周期為40萬年和10萬年。偏心率的變化對地球表面接受的太陽能量影響很小，但它仍會通過調制歲差振幅進而影響地球表面太陽輻射量。 地軸傾斜度是指地球自轉軸（赤道面）與公轉軸（黃道面）的夾角，又稱地軸傾角，它也一直在21.5°-24.5°之間緩慢變化，周期約4萬年。這個傾角變化會影響著地球緯度之間太陽輻射入射量差異，較小的地軸傾斜度意味著高緯地區會接受更多太陽輻射。 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。它是指地球運轉時近日點和遠日點在公轉軌道上做的一種旋進運動，造成春（秋）分點在黃道面上位置產生變化。歲差的周期約為2.6萬年和1.9萬年。 寒潮≠氣候突變 我們要明確一點：并不是偶爾幾次寒潮，就能被稱作“氣候突變”。 地球氣候除了經歷萬年尺度的冷、暖、干、濕的波動外，也會發生一系列更短尺度的突變事件。但真正的氣候突變事件，都是指那種速度快、幅度大、影響廣的變化，通常會導致人類和自然生態難以適應。例如，尼羅河與印度河的古文明和瑪雅文明等的衰落，均與氣候突變有關。 一直以來，科學工作者們都在尋找千年或更短時間尺度氣候突變存在的證據，他們通過一些特殊的地質生物載體，如冰芯、樹輪、硨磲，石筍、湖沼、黃土和深海沉積物等中的蛛絲馬跡，找到了氣候突變過程中留下的有關元素含量、同位素比值等的信息，慢慢試圖揭開過去數萬年來氣候突變的神秘面紗。 人們發現，地球上經歷的氣候突變，表現不盡相同。有人認為洋流變化是氣候突變的主要誘因，但也有人發現，地球軌道參數變化、冰川動力學、大氣CO_2濃度波動等因素都可能會觸發氣候突變。 比如早在20世紀初，南斯拉夫學者米蘭·柯維奇就指出，地球軌道引起的北半球夏季太陽輻射變化是驅動冰期旋回的主因。 W.Broecker等人在20世紀80年代則指出，氣候突變的主要原因與大西洋經向環流的變化有關。這一觀點在隨后30多年的持續研究中得到普遍認可。 隨著深海鉆探技術的發展，W.Dansgaard和H.Oeschger等人又發現格陵蘭島冰芯中的氧同位素記錄了末次冰期一系列千年時間尺度、冷暖快速交替的氣候波動，后來又確認該氣候波動是真實存在的氣候事件，由此確認地球軌道參數變化是冰期旋回的起搏器。 越來越多的研究表明，地球氣候突變跟地球軌道參數的變化關系密切。 掌握規律，方可預測和應對未來 最近，中國科學院青藏高原研究所的科學家領導的科研團隊，利用先進的復雜氣候模型，系統地闡述了地球軌道變化直接驅動千年氣候事件的動力機理，相關論文在線發表于專業期刊《自然·地球科學》上。 研究人員對最近80萬年間冰期瞬變模擬結果進行研究，發現歲差的變化可通過影響北半球低緯地區的夏季太陽輻射量，調節大氣水汽從大西洋向太平洋的輸送強度，進而調控北大西洋的海表鹽度；大西洋海表鹽度的變化，通過影響北大西洋深層水生成的強度，又能觸發大西洋經向環流的突變。同時，地軸傾角可通過影響北半球高緯地區的年平均太陽輻射變化，調控北大西洋深層水生成區的海水溫度以及海冰面積，進而影響表層海水垂直混合的強度，引起這些突變。 這一系列的數值模擬試驗證實了，地球軌道的變化不僅可以通過影響冰蓋大小等方式間接調控氣候突變的發生，也可通過影響海洋-大氣系統直接觸發氣候突變。最終，他們確定：過去270萬年以來，更新世所發生的千年氣候事件很可能是地球軌道變化雙重調制的結果。 如今地球氣候異常現象頻出，可能也是一場短尺度范圍內的重要的氣候突變。科學家們相信，只有努力掌握氣候演變的規律，才能更好地預測和應對未來的氣候變化，指引人類可持續發展的方向。 |
|
|
