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南北极冰盖不对称演化对全球气候造成重大影响

花匠小妙招
2025-05-31 21:17

转自：中国科学报

“这是中国科学家解决世界性难题的范例，有着重大的理论和现实意义。”中国科学院院士、中国科学院地球环境研究所名誉所长安芷生如此评价这项由28人、十余家单位共同完成的成果。2024年8月2日，由安芷生院士等以研究论文（Research Article）的形式在《科学》（Science）杂志上发表了《南极冰盖生长触发中更新世气候转型》（Mid-Pleistocene climate transition triggered by Antarctic ice sheet growth）一文。据介绍，这是中国科学家第一次介入该领域的相关研究。

南极冰盖的“野蛮生长”是北极冰盖快速发育的原因

全球变暖背景下，北半球冰盖和北极海冰加速消融，而南极冰冻圈消融幅度相对较小，仅在近年出现较大幅度消融。这种不对称的冰盖演化对包括全球温度和海平面变化在内的全球气候影响被严重低估。

“从北冰洋、南极冰盖，到陆地和海洋中的动植物分布，所有这些因素构成了地球这个整体的系统。地球整体的气候变化与每个人息息相关，全球变暖已经成为全世界公认的事件。”安芷生分析说，全球变暖之后，南北极出现消融，但是消融的速度是不一样的。北极相对更快，南极在过去一段时间内并没有很大变化，甚至冰盖面积有所增加，近些年南极的消融才有所增加。

“南北极的变化是不对称的，这就造成全球气候的不均衡，不均衡就会产生动力，从而最终造成气候的变化。”安芷生说。

如果将目光放的更长远一些，以百万年甚至更大尺度来看，南北极冰盖的不对称变化不只有消融期，也有增长期。

据安芷生介绍，200万年到125万年前，南极地区冰盖面积和冰量增加，导致全球降温。在此过程中，南极成为冷空气的“发动机”和“策源地”，进而在南半球形成一个高压，将整个南半球和赤道的水汽“推”到了北半球。“这样不仅全球的温度降低了，而且对北半球冰盖的增加非常有利。”安芷生说。除此之外，大洋寒流也发生了变化，同时由于夏季延长，经过多年的积累，全球气候就从此前4万年完成从冷到暖再从暖到冷的旋回变化周期，延长到10万年。

“最初，北极冰盖的面积并不大，北极冰盖的大规模发育，原因就是由于南极冰盖的不断生长。”安芷生说。“快速发育过程是由于南北极冰盖的不对称造成的，目前的消融同样也离不开二者之间的联系。如果继续这样消融下去会造成什么结果，仍需我们更多的科学家去研究。”

中国科学家首次介入挑战多方假说

125万年前，南极冰盖增大。之后北极冰盖开始大规模发育，并且变化周期由之前的4万年变为10万年，这样一个重大的气候转型，是什么原因造成的？对全球气候有什么影响，科学家们有各种各样的说法。

“有说二氧化碳降低的，有说岩石风化的，甚至有说是由于天文要素的诱导。所有这些问题终归是气候转型的问题，我们对这些理论提出了挑战，我们认为这是个很简单的道理。”安芷生说。

安芷生说，这件事情在国际学界争论了几十年，在Natureh和Science等期刊上发表了各种各样的观点，中国人从未介入过。该研究联合了中国科学院青藏高原研究所、香港大学、英国南极调查局、崂山实验室、西安交通大学、南京大学、德国阿尔弗雷德魏格纳研究所、美国布朗大学、北京师范大学、中国海洋大学、澳大利亚国立大学等国内外科学家，“这次我们中国科学家第一次介入这一话题，我们用最简单的道理来解释了这件事情。”

据了解，研究团队花了4年左右的时间，通过地球环境研究所的大量观测记录，将全球的冰量数据重建起来，同时通过收集全球的大数据，并进行了大量的数值模拟，提出了该项假说。

然而令人意想不到的是，团队的这篇论文其实在三年前已经撰写完毕。“投稿给Science之后，被编辑‘雪藏’了快三年时间，因为对方觉得有争议。”安芷生回忆说，投稿后的8个月，他一直没有去问结果。到了第10个月，安芷生询问编辑文章是否送审。得到了答复是“想法非常好，但还有些工作需要补充。”就这样前后又花了一年多的时间。

数据模拟的审稿人对论文的评价是“对你们的数据模拟结果，我没有任何意见，是令人信服的。”而另一位审稿人更是一阵见血地指出，“你们这件事情，与别人不同，并且非常简单。用一个简单地办法解决了一个基本的问题。”

“大冰期发生原因”是《科学》杂志提出的125个前沿科学问题之一。在此之前，没有科学家提出是由于南北极冰盖冰量变化的不均匀造成125万年前全球气候的变化。安芷生和团队提出的这一理论假说，部分回答了《科学》杂志的这个科学问题，“我认为目前可以回答三分之一，后面仍未解决的问题，我们‘且听下回分解’。”安芷生说。

相关论文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn4861