气候|6600万年来天文定年的地球气候变化记录及其可预测性( 二 )
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图3 CENOGRID氧同位素重现图清晰显示了新生代气候的不同状态(Westerhold et al., 2020)
演化谱显示(图4) ， 在13.9 Ma以前 ， 包括地球热室、温室以及冷室状态的第一阶段 ， 气候周期以偏心率为主 ， 意味着低纬过程驱动着气候演化 ， 推测偏心率调控岁差 ， 影响了季风降水的季节性 ， 进而作用于全球水汽和能量的分布 。 而倾角周期在暖室热室和第一阶段的冷室状态中表现不显著 ， 可能和当时冰盖的规模小 ， 缺乏高纬的放大效应所致 。 随着高纬变冷和冰盖增长 ， 13.9 Ma之后地轴倾斜度的信号逐渐增强 ， 到3.3 Ma成为冰室地球气候系统的主导周期 。
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图4 CENOGRID的演化谱
作者们还计算了CENOGRID曲线重现分析的确定性(图5) ， 定量描述系统的可预测性 。 当确定性接近0 ， 表示系统是随机的 ， 不可预测 ， 接近1 ， 表明系统确定 。 结果显示 ， 温室和热室地球比冷室和冰室地球更可预测 。 34 Ma南极冰盖出现 ， 确定性参数显著降低 ， 地球气候系统非线性程度大大增强 。 在冷室地球第一阶段中 ， 南极冰量相对较少的25-14 Ma ， 确定性也相对较高 。 碳、氧同位素比较而言 ， 6 Ma之前 ， 北极冰量增加 ， 碳同位素的确定性高于氧同位素 ， 主要原因可能是碳同位素主要受制于低纬过程 ， 受极地冰量影响较小 。 直到6 Ma之后 ， 冰冻圈才深刻地影响了碳循环 。 到3.3 Ma之后 ， 氧同位素显示出强烈的偏心率周期 ， 确定性有所增强 。
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图5 CENOGRID重现分析的确定性
相对而言 ， 热室地球比温室地球更加不易预测 ， 主要原因是极热事件显示了强烈的非线性过程 ， 放大了天文强迫 。 另外 ， 值得注意的是 ， 47 Ma之后 ， 确定性波动幅度越来越大 ， 直到34 Ma到达临界点 ， 变成了不可预测的状态 。 据此 ， 作者推测 ， 两极的冰量不仅仅定义了地球的基本气候状态 ， 同时影响了气候系统对天文辐射响应的可预测性 。
CENOGRID团队还同时公开了对未来气候的预测：目前人为造成的全球变暖的速度远远超过了在新生代任何时候的自然气候波动 ， 并且有可能将地球气候从目前的冰室推向热室状态(图6) 。 “预计的人为变暖将比这要大得多 ， IpCC预测 ， 如果‘一切照旧’ ， 2300年全球气温达到5000万年以来的最高水平 。 ”
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图6 CENOGRID团队对未来气候的预测
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