研究揭示了地球軌道如何觸發(fā)冰河時(shí)代，未來(lái) 11,000 年將出現(xiàn)冰河時(shí)代

地球的歷史是氣候波動(dòng)的過(guò)山車，相對(duì)溫暖讓位于冰凍的冰川期，然后再次上升到我們今天經(jīng)歷的更溫和的氣候。

很難確定是什么觸發(fā)了這些冰河期，盡管一段時(shí)間以來(lái)，研究人員強(qiáng)烈懷疑這與地球繞太陽(yáng)軌道的怪癖有關(guān)。

新的研究證明了過(guò)去的冰河時(shí)代與地球路徑的每一次擺動(dòng)、傾斜和角度之間的精確關(guān)系，為預(yù)測(cè)全球氣候的未來(lái)波動(dòng)提供了新的工具。

“軸向傾斜和軌道幾何形狀的微小變化與大陸冰蓋的盈虧之間的聯(lián)系代表了氣候科學(xué)中最古老的謎團(tuán)之一，”英國(guó)卡迪夫大學(xué)的地球科學(xué)家斯蒂芬·巴克 （Stephen Barker） 向 ScienceAlert 解釋說(shuō)。

“因此，它代表了我們對(duì)氣候系統(tǒng)理解的根本差距。如果我們希望能夠預(yù)測(cè)未來(lái)氣候可能如何變化，那么提高我們對(duì)地球動(dòng)態(tài)氣候系統(tǒng)如何運(yùn)作的認(rèn)識(shí)至關(guān)重要。

地球繞太陽(yáng)的軌道不完全對(duì)稱.它有一個(gè)有點(diǎn)橢圓形的形狀，稱為軌道偏心率，太陽(yáng)在橢圓形中偏離中心，這意味著地球與太陽(yáng)的距離全年都在變化。

那個(gè)橢圓在太空中的位置隨著每個(gè)軌道的變化而略有變化;我們稱之為眼眶進(jìn)動(dòng).

最后，地球自轉(zhuǎn)軸的傾斜度，這個(gè)特性稱為傾角，隨著它繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)而變化。

一段時(shí)間以來(lái)，人們已經(jīng)知道，我們星球與太陽(yáng)關(guān)系的這些不同特性導(dǎo)致了氣候變暖和變冷的周期，地球軌道不同方面的周期性變化會(huì)影響日照的季節(jié)和地理分布.

統(tǒng)稱為Milankovitch 循環(huán)，這些周期性變化大約每 20,000、40,000、100,000 和 400,000 年發(fā)生一次，但梳理出地球軌道的哪些方面與氣候波動(dòng)有關(guān)并非易事。

“地球氣候是一個(gè)由復(fù)雜過(guò)程組成的相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，所有這些過(guò)程共同作用以產(chǎn)生我們觀察到的變化，”巴克說(shuō)。“在與冰川周期相關(guān)的時(shí)間尺度上對(duì)這些變化進(jìn)行建模需要大量的處理能力，此外，過(guò)程本身很難獨(dú)立量化和建模。”

例如，有兩個(gè)非常緊密的周期;21,000 年的歲差，以及 20,500 年的斜度二次諧波。沒(méi)有人能夠在這兩個(gè)周期中的任何一個(gè)與冰河時(shí)代的結(jié)束之間建立明確的聯(lián)系。

此外，在過(guò)去的 800,000 年里，冰河時(shí)代已經(jīng)每 100,000 年結(jié)束一次，科學(xué)家們一直無(wú)法找到這種循環(huán)的原因。

Barker 和他的同事首先研究了過(guò)去 800,000 年深海氧同位素比率的變化，這些變化保存在稱為有孔蟲.這些變化可用于繪制大陸冰或冰蓋體積的變化圖，這是研究地球過(guò)去冰期的關(guān)鍵指標(biāo)。

利用這些信息，研究人員創(chuàng)建了一張?jiān)敿?xì)的冰川周期圖，他們根據(jù)該圖表比較了地球軌道的兩種特性——?dú)q差和傾斜度。一個(gè)驚人的模式出現(xiàn)了。冰期和間冰期之間過(guò)渡的關(guān)鍵階段與歲差和傾斜之間的特定關(guān)系相匹配。

冰川消融——冰河時(shí)代的結(jié)束——似乎與歲差和傾斜之間的關(guān)系密切相關(guān);但僅憑傾斜度才導(dǎo)致了冰河時(shí)代的開始。

研究人員說(shuō)，這解釋了 100,000 年的周期。它就在那里，隱藏在眾目睽睽之下。

“當(dāng)我看到軌道相位與這些眾所周知的轉(zhuǎn)變中的氣候曲線形狀之間的關(guān)系時(shí)，我真的很興奮，”巴克說(shuō)。

“我們正在觀察的曲線已經(jīng)存在了幾十年，并且已經(jīng)被觀察了數(shù)千次（包括我自己），但我們發(fā)現(xiàn)的關(guān)系（指出時(shí)很容易看出）在此之前幾乎是隱藏的?！?/p>

以前的研究，他說(shuō)》中的觀點(diǎn)認(rèn)為，冰河時(shí)代開始的時(shí)間更加隨機(jī)。他的團(tuán)隊(duì)的工作表明，它是確定性的，這意味著我們現(xiàn)在有一個(gè)工具，可以讓我們預(yù)測(cè)未來(lái)冰河時(shí)代何時(shí)會(huì)發(fā)生。

地球的傾角目前正在下降到最小值，它將在 11,000 年左右達(dá)到;根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的計(jì)算，下一個(gè)冰河時(shí)代將在此之前開始。

巴克說(shuō)，這對(duì)于了解當(dāng)前人類活動(dòng)的長(zhǎng)期未來(lái)影響至關(guān)重要。

“根據(jù) IPCC 的最新報(bào)告，人類已經(jīng)開始通過(guò)排放溫室氣體來(lái)改變氣候的進(jìn)程，使其偏離其自然軌跡，”他解釋說(shuō)。

“這意味著我們現(xiàn)在做出的決定將對(duì)遙遠(yuǎn)的未來(lái)產(chǎn)生影響。目前，預(yù)計(jì)未來(lái)氣候變化是相對(duì)于現(xiàn)代（或前工業(yè)化）條件來(lái)衡量的。

“但我們相信，要充分理解未來(lái)變化的真正規(guī)模，需要將這些變化與不受人類影響的假設(shè)未來(lái)可能發(fā)生的情況進(jìn)行比較。因此，我們希望對(duì)未來(lái)的自然氣候變化做出更好的預(yù)測(cè)，以量化未來(lái)幾千年人類可能產(chǎn)生的影響。

該團(tuán)隊(duì)的研究已發(fā)表在科學(xué).

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