2005年，在被认为是世界上最冷的地方的南极山脊上，一组研究人员在数英里的冰上钻了一个洞。一旦完成，这个洞看起来像一个噩梦般深的马桶-连同一个小蓝色盖子，金属钻掉在视线之外后砰的一声掉了下来。

这次任务由日本国家极地研究所领导，旨在提取地球近80万年的气候历史，这些历史作为印记留在地表下的冰层中。他们提取的两英里长的冰管不仅仅是一扇通向过去的窗户；这也可能让科学家们看到未来。冰芯包含了关于几十万年来地球温度、降雨和风的变化的详细描述，可以帮助科学家对未来气候变化的预测进行微调。

Drilling an ice core in Antarctica. Photo: National Institute of Polar Research

根据本周发表在《科学进步》杂志上的一项新研究，冰芯的最新发现表明，位于地球最南端的南极洲的气候和位于最北端的北极之间存在联系。数据表明，当北极降温时，南极就会变暖。研究小组认为，两极之间的反比关系是由于洋流使欧洲和北美在冬季保持温暖。

这种洋流被称为大西洋经向翻转环流（AMOC），它将温暖的海水从南向北输送，使北大西洋的气温在冬季不会骤降。它影响整个地球的降雨和风的模式，并在海洋中循环营养物质。换句话说，AMOC对于地球的全球气候模式是极其重要的。

Photo: NOAA, adapted from Speich 2009, Lumpkin 2007

问题是，我们不知道它在未来几个世纪里到底会做什么。”由于（全球）变暖以及格陵兰岛的冰原融化，AMOC未来可能会发生变化。东京大学的气候科学家、这项研究的主要作者之一Ayako Abe-Ouchi说：“建立这一模型非常重要。”。

但对我们未来最好的预测可能是我们的过去。”普林斯顿大学的地球物理学家汤姆·德尔沃思（tomdelworth）没有参与这项研究，他说：“在预测气候变化时，我们正进入一个未知的领域。”我们越了解过去是如何运作的——因为过去的气候非常不同——我们就越有信心预测未来。”

因此，日本国家极地研究所的一个研究小组，安倍晋三的同事们，深入南极东部冰原上一个叫做富士圆顶的冰穹顶。他们提取了一个跨度超过70万年的核心，包括大约7个周期的冰川变暖、融化和再次变暖。

冰原中的冰层很像树桩上的圆环：它们可以告诉科学家冰层形成时的环境条件。沙尘的存在预示着干燥和多风的时期，阵风很强，会把碎片从南美洲吹进来。冰层的分子组成告诉科学家冰层是在温暖期还是寒冷期形成的。

通过分析冰芯，他们发现南极暖期与格陵兰冰芯中检测到的气候波动相一致。这些波动开始于短暂的升温，随后是较长时间的低温。

为了弄清楚是什么导致了全球气候从北向南摇摆不定，科学家们转向了气候模拟。他们调整了他们的模型，直到他们提出了一套条件，似乎重现了冻结在两英里长的冰管中的波动。

根据他们最新校准的模型，科学家们可以断定格陵兰冰原上的淡水融化减缓了AMOC的搅动。在他们的模拟中，这增加了南半球的降水量，降低了南大洋的风速，导致南半球变暖，而北部冻结。

在冰河时代周期的中期，当地球没有完全被冰覆盖，但也没有完全解冻的时候，这种洋流似乎特别容易受到淡水的影响。研究人员怀疑这是因为在冰河时期，AMOC的搅动已经被一层冰所抑制。而在温暖的季节，少量的淡水不能引起足够的冰冻，使气候出现跷跷板。

了解过去的气候变化可以帮助科学家缩小对未来的预测范围。这很有挑战性，因为没人知道人们将继续向大气中排放多少温室气体。但是德国不来梅大学的地球科学家Pepijn Bakker计算出，如果地球变暖超过4-5摄氏度，AMOC可能会崩溃——甚至可能最快在2300年。

Bakker说：“模拟和古气候数据表明，这将改变很多事情：热带雨带的位置，影响季风系统。”所以是的-真的，完全的崩溃，对气候系统有重大影响，也对海洋营养物质在海洋中的循环有重大影响。如果我们朝这个方向发展，那将使气候的未来变得非常不确定。”