72萬年的冰層能告訴我們過去和未來的氣候變化
2005年，在被認為是世界上最冷的地方的南極山脊上，一組研究人員在數英里的冰上鑽了一個洞。一旦完成，這個洞看起來像一個噩夢般深的馬桶-連同一個小藍色蓋子，金屬鑽掉在視線之外後砰的一聲掉了下來。
這次任務由日本國家極地研究所領導，旨在提取地球近80萬年的氣候歷史，這些歷史作為印記留在地表下的冰層中。他們提取的兩英里長的冰管不僅僅是一扇通向過去的窗戶；這也可能讓科學家們看到未來。冰芯包含了關於幾十萬年來地球溫度、降雨和風的變化的詳細描述，可以幫助科學家對未來氣候變化的預測進行微調。
Drilling an ice core in Antarctica. Photo: National Institute of Polar Research
根據本週發表在《科學進步》雜誌上的一項新研究，冰芯的最新發現表明，位於地球最南端的南極洲的氣候和位於最北端的北極之間存在聯絡。資料表明，當北極降溫時，南極就會變暖。研究小組認為，兩極之間的反比關係是由於洋流使歐洲和北美在冬季保持溫暖。
這種洋流被稱為大西洋經向翻轉環流（AMOC），它將溫暖的海水從南向北輸送，使北大西洋的氣溫在冬季不會驟降。它影響整個地球的降雨和風的模式，併在海洋中迴圈營養物質。換句話說，AMOC對於地球的全球氣候模式是極其重要的。
Photo: NOAA, adapted from Speich 2009, Lumpkin 2007
問題是，我們不知道它在未來幾個世紀裡到底會做什麼。”由於（全球）變暖以及格陵蘭島的冰原融化，AMOC未來可能會發生變化。東京大學的氣候科學家、這項研究的主要作者之一Ayako Abe-Ouchi說：“建立這一模型非常重要。”。
但對我們未來最好的預測可能是我們的過去。”普林斯頓大學的地球物理學家湯姆·德爾沃思（tomdelworth）沒有參與這項研究，他說：“在預測氣候變化時，我們正進入一個未知的領域。”我們越瞭解過去是如何運作的——因為過去的氣候非常不同——我們就越有信心預測未來。”
因此，日本國家極地研究所的一個研究小組，安倍晉三的同事們，深入南極東部冰原上一個叫做富士圓頂的冰穹頂。他們提取了一個跨度超過70萬年的核心，包括大約7個週期的冰川變暖、融化和再次變暖。
冰原中的冰層很像樹樁上的圓環：它們可以告訴科學家冰層形成時的環境條件。沙塵的存在預示著乾燥和多風的時期，陣風很強，會把碎片從南美洲吹進來。冰層的分子組成告訴科學家冰層是在溫暖期還是寒冷期形成的。
透過分析冰芯，他們發現南極暖期與格陵蘭冰芯中檢測到的氣候波動相一致。這些波動開始於短暫的升溫，隨後是較長時間的低溫。
為了弄清楚是什麼導致了全球氣候從北向南搖擺不定，科學家們轉向了氣候模擬。他們調整了他們的模型，直到他們提出了一套條件，似乎重現了凍結在兩英里長的冰管中的波動。
根據他們最新校準的模型，科學家們可以斷定格陵蘭冰原上的淡水融化減緩了AMOC的攪動。在他們的模擬中，這增加了南半球的降水量，降低了南大洋的風速，導致南半球變暖，而北部凍結。
在冰河時代週期的中期，當地球沒有完全被冰覆蓋，但也沒有完全解凍的時候，這種洋流似乎特別容易受到淡水的影響。研究人員懷疑這是因為在冰河時期，AMOC的攪動已經被一層冰所抑制。而在溫暖的季節，少量的淡水不能引起足夠的冰凍，使氣候出現蹺蹺板。
瞭解過去的氣候變化可以幫助科學家縮小對未來的預測範圍。這很有挑戰性，因為沒人知道人們將繼續向大氣中排放多少溫室氣體。但是德國不來梅大學的地球科學家Pepijn Bakker計算出，如果地球變暖超過4-5攝氏度，AMOC可能會崩潰——甚至可能最快在2300年。
Bakker說：“模擬和古氣候資料表明，這將改變很多事情：熱帶雨帶的位置，影響季風系統。”所以是的-真的，完全的崩潰，對氣候系統有重大影響，也對海洋營養物質在海洋中的迴圈有重大影響。如果我們朝這個方向發展，那將使氣候的未來變得非常不確定。”
- 發表於 2021-05-09 20:07
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