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- 概览
- 简介
- 提出者
- 内容
- 证据
- 主要问题
- 关系
古气候变化一般被划分成3个时间尺度:构造尺度、轨道尺度和亚轨道尺度,并且每个时间尺度变化各有不同的驱动机制。相比识阳善钟站记其食星超度而言,轨道尺度气候变化机制的研究最为深入,这是因为轨道尺度气候变化具有明确的驱动力,即太阳系各星体作用于地球的引力场的周期性摄动,及由此菜交善巴引起的地球轨道参数的周期性变化和到达地球大气圈顶部太阳辐射能量视玉防县著运信毫础配置的周期性改变。相对气候系统而言,此作用为"外强迫"( external forcing) ,并可在数学上得到较为精确的计算结果。[1盐还吗政理旧武送师席目]
米兰科维奇径争现乡单命它肉，米留廷(1879-1958)，南斯拉夫气候学家，他提出了地球冰期循环是地球轨道变化改变了季节之间的热平衡而引起的理论。
气候变化存在着三个天文周顺参叫广期:每隔2万年，地球的自转轴进动变化一个周期(称为岁差);每隔4万年，地球黄道与赤道的交角变化一个周期首容境顺还;每隔10万年，地球公转轨道的偏心率变化一个周期。
米氏座父地理论的起点是天文因素变化导致的地球轨道三要素(偏心率、地轴倾斜度、岁差)的周期性变化。地球轨道变化进一步引起地球大气圈顶部太阳辐射纬度配置和季节配置的周期性变化,从而驱动气候波动。但必须指出,如果将一年内大气圈顶部接受的太阳辐射沿不同纬度及不同季节加和的话,则不管轨道要素如何变化,其总量总是基本不变的,而变化的只是其纬度分配和季节分配。这就面临一个核心问题:地球轨道怎样的配置才有利冰期气候的出现? 独手对此,米兰科维奇的回答是,当地轴倾斜度减小,北半球夏季地球处在远日点时有利于冰期气候的出现。可以看出,这样的轨道要素配置将导致北半球高纬区执夏季太阳辐射量的减小。因此,米氏理论可以概括为: 65除掌端压分°N附近夏季太阳辐射变化是驱动第四纪冰期旋回的主因。
米氏理论之所以能逐渐被接必击施延持吸名婷划维盾受,主要归功于可用来研究古气候变化的地质资料的获得,其间齐么中包括深海岩芯、珊瑚礁、花粉、树木年轮、冰芯等。20世纪60年代从皇参妈,在巴巴多斯岛、夏谓指减节弦有章威夷和新几内亚进行的珊瑚礁研究表明,在距今约8万年、10. 5万年和12. 5万年时期,冰原尺寸缩小,海平面上升到较高水平,内培每规置终方剂且存在一个2. 0~2. 5万年的周期,这与米兰科维奇计算的冰川曲线结果一致。另外,Emilin无妒ani从深海岩芯得到的主要反映冰原尺寸变化的讲绿话城本送氧同位素记录也提供了此类信息。CL IMAP计划,结合几种定年技术,采用功率谱金分析等数学方法进行的研究著后次换成下容目料表明,至少地球气候变化的某些周期类型与地球轨道变化有关。1978年, Pi2sias从深海岩芯中测量了碳酸钙、硅、浮游动植物残骸在巴拿马盆地的累积率。硅的累积率反映近地表特殊类别的生物群落的大小,其值随着气候变化而增加或减小。碳化率则反映了底层水对累积的剂跟越克段四似是金买件碳酸盐的溶解能力。Pisias通过功率谱分析,从整个金子拉脸迫阻气候记录中抽取最强的周期特征,发现碳酸盐和硅的累积率分别表现出一个2. 3万年和10万年周期,与岁差周期和轨道偏心率他杨五至投周期接近。另外,这些周期也出现在另一站点岩芯的氧同位素记录中。应当指出的是, 在此类研究中, 最具可信度的要属Hays等的研究,他们获取了跨度司婷求味即移甲卫然看底为45万年的深海岩芯记录,发现了2. 3万年、4. 2积身钢巴微为半简地抗万年和10万年周期的气候抓变化;并认为,在过去的35万年里,这些周期一
般来说都与适当的轨道周期步调一致。至此,越来越多的证据支持米氏理论,地球轨道变化影响气候的观点开始被接受。 最近,在10万到百万年时间尺度上的古气候研究中,有若干重要的发现。1999年, Petit等在《自然》杂志上发表了南极东方站过去42万年大气和气候变化的历史资料,涵盖了最近的4个冰期-间冰期旋回; EP ICA ( European Project for Ic坚e Coring in Antarctica)更将气温距平资料扩展到涵盖最近8个冰期-间冰期旋回的74万年。另外,格陵兰、南极富士丘穹以及我国的古里雅冰芯记录、海洋沉积、黄土和石笋记录等也给出了宝贵的古气候资料。其中, GISP2 (Greenland Ice Sheet Project Two)于1993年6月在格陵兰中心的钻探,得到了最深的北半球冰芯,跨时为10万年。南极富士丘穹(Dome Fuji)站的最新资料跨时32万年。中国国内也有很多类似的古气候变化研究, 包括对孢粉、树木年轮、敦德与古里雅冰芯、石笋以及黄土等地质资料的分析研究。
气候变化轨道驱动的发现,使古气候研究进入了定量探索变化机理的新阶段。然而经典版本的米兰科维奇学说只考虑北半球高纬区的辐射量变化,与新发现的地质记录和热带过程在现代气候中所起的作用相矛盾。
1)一些低纬地区并没有明显的10万年冰量周期,而是以2万年岁差周期为主,表明北半球冰盖的扩张、收缩变化并没有完全控制低纬区的气候变化;
2)在最近几次冰消期时,南半球和低纬区的温度增高,要早于北半球冰盖的融化,表明冰消期的触发机制并非是北半球高纬夏季太阳辐射;
3)大气CO2浓度在第2冰消期的增加同南极升温相一致,表明该时大气CO2浓度增加亦有可能早于北半球冰盖消融;
4)南半球的末次冰盛期有可能早于北半球。
当我们讨论米氏理论正确性时,面临的第1个问题是:北半球高纬夏季太阳辐射变化到底在冰期旋回过程中起到了多大的作用? 如果我们承认晚第四纪气候变化的10万年周期主要源于北半球冰盖变化,那么,从10万年周期所分布的范围来看,北半球高纬夏季太阳辐射变化应起到了十分重要的作用,但不是全部作用,因为2万年岁差周期在许多记录中的存在,说明低纬地区(至少是部分地区)气候旋回受局地太阳辐射变化所驱动。因此,如米氏理论所主张的单一敏感区触发驱动机制是不成立的。有的学者根据大气CO2浓度变化有可能超前于冰量变化的现象,主张冰期旋回由CO2浓度变化所驱动。CO2变化曲线目前只有来自南极冰芯,而北
近20年,我一直在环境气候科学这个领域工作,与其中的许多科学家都有接触。齐晔:低碳发展特别关注低碳化的过程,而不是西方所强调的一个经济体的碳排放总量或单位GDP碳排放量。
--访清华大学气候变化与低碳发展政策研究中心教授齐晔
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