【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】陽輻射是地球氣候系統(tǒng)的主要熱量來源，深刻影響地球氣候。然而，在探索百萬年級別的長期氣候變化時，人們常常忽略外強迫即地球入射太陽輻射量的變化。這主要是由于地球軌道參數(shù)即偏心率、斜率和歲差及其約束的地球入射太陽輻射量在第四紀(jì)以及更長時間尺度的地質(zhì)歷史似乎并無顯著的長期變化趨勢。然而，若從能量守恒的基本原理角度考慮，地球入射太陽輻射量的微小變化會擾動氣候系統(tǒng)的能量平衡，對長期氣候變化的貢獻(xiàn)不容小覷。
為驗證太陽輻射量與長期氣候變化的潛在關(guān)系，中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所研究員金章東課題組聯(lián)合國內(nèi)的科研人員，聚焦第四紀(jì)的長期降溫趨勢，從能量守恒的角度入手，結(jié)合古海學(xué)記錄和模式模擬，開展了研究。該工作匯編了全球海水表層溫度(SST)，重建了過去2Ma(百萬年)的SST距平堆疊曲線。結(jié)果顯示，在2Ma-0.94Ma，全球平均SST下降了約2.34°C。在此期間，平均大氣CO2僅下降約20ppmv。同時，已有研究表明，極地冰蓋生長的正反饋過程如地表反照率增加等不足以驅(qū)動同期的長期降溫。因此，需要有其他驅(qū)動機制來揭示第四紀(jì)的長期降溫演變。
為了量化入射太陽輻射對氣候的長期影響，該研究引入了新的指數(shù)——年平均太陽輻射量距平積分(IAMIA)。IAMIA反映了在特定時間段內(nèi)，年平均太陽輻射量與其“正常”周期之間的累積偏移量。研究發(fā)現(xiàn)，IAMIA在935ka(千年)發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，指示了太陽輻射量從之前的持續(xù)正異常轉(zhuǎn)變?yōu)橹蟮某掷m(xù)負(fù)異常。同時，這一轉(zhuǎn)折與SST記錄觀察到的“900-ka冷事件”相吻合。此外，2000ka-935ka的IAMIA持續(xù)減小，與同期全球SST的降低一致。基于斯特藩-玻爾茲曼定律的理論計算以及模式模擬結(jié)果，支持了太陽輻射的持續(xù)微小變化可能通過海洋熱含量的累積效應(yīng)，驅(qū)動了第四紀(jì)的長期降溫趨勢，從而為兩半球冰蓋在第四紀(jì)快速生長提供了先決條件，并為中更新世氣候轉(zhuǎn)型的發(fā)生提供了有利條件。
近日，相關(guān)研究成果以The potential role of insolation in the long-term climate evolution since the early Pleistocene為題，發(fā)表在Global and Planetary Changes上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點實驗室培育基金的支持。
全球SST數(shù)據(jù)匯編
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