南北極冰蓋不對稱演化對全球氣候造成重大影響

“這是中國科學家解決世界性難題的范例，有著重大的理論和現實意義。”中國科學院院士、中國科學院地球環境研究所名譽所長安芷生如此評價這項由28人、十余家單位共同完成的成果。2024年8月2日，由安芷生院士等以研究論文（Research Article）的形式在《科學》（Science）雜志上發表了《南極冰蓋生長觸發中更新世氣候轉型》（Mid-Pleistocene climate transition triggered by Antarctic ice sheet growth）一文。據介紹，這是中國科學家第一次介入該領域的相關研究。

南極冰蓋的“野蠻生長”是北極冰蓋快速發育的原因

全球變暖背景下，北半球冰蓋和北極海冰加速消融，而南極冰凍圈消融幅度相對較小，僅在近年出現較大幅度消融。這種不對稱的冰蓋演化對包括全球溫度和海平面變化在內的全球氣候影響被嚴重低估。

“從北冰洋、南極冰蓋，到陸地和海洋中的動植物分布，所有這些因素構成了地球這個整體的系統。地球整體的氣候變化與每個人息息相關，全球變暖已經成為全世界公認的事件。”安芷生分析說，全球變暖之后，南北極出現消融，但是消融的速度是不一樣的。北極相對更快，南極在過去一段時間內并沒有很大變化，甚至冰蓋面積有所增加，近些年南極的消融才有所增加。

“南北極的變化是不對稱的，這就造成全球氣候的不均衡，不均衡就會產生動力，從而最終造成氣候的變化。”安芷生說。

如果將目光放的更長遠一些，以百萬年甚至更大尺度來看，南北極冰蓋的不對稱變化不只有消融期，也有增長期。

據安芷生介紹，200萬年到125萬年前，南極地區冰蓋面積和冰量增加，導致全球降溫。在此過程中，南極成為冷空氣的“發動機”和“策源地”，進而在南半球形成一個高壓，將整個南半球和赤道的水汽“推”到了北半球。“這樣不僅全球的溫度降低了，而且對北半球冰蓋的增加非常有利。”安芷生說。除此之外，大洋寒流也發生了變化，同時由于夏季延長，經過多年的積累，全球氣候就從此前4萬年完成從冷到暖再從暖到冷的旋回變化周期，延長到10萬年。

“最初，北極冰蓋的面積并不大，北極冰蓋的大規模發育，原因就是由于南極冰蓋的不斷生長。”安芷生說。“快速發育過程是由于南北極冰蓋的不對稱造成的，目前的消融同樣也離不開二者之間的聯系。如果繼續這樣消融下去會造成什么結果，仍需我們更多的科學家去研究。”

中國科學家首次介入挑戰多方假說

125萬年前，南極冰蓋增大。之后北極冰蓋開始大規模發育，并且變化周期由之前的4萬年變為10萬年，這樣一個重大的氣候轉型，是什么原因造成的？對全球氣候有什么影響，科學家們有各種各樣的說法。

“有說二氧化碳降低的，有說巖石風化的，甚至有說是由于天文要素的誘導。所有這些問題終歸是氣候轉型的問題，我們對這些理論提出了挑戰，我們認為這是個很簡單的道理。”安芷生說。

安芷生說，這件事情在國際學界爭論了幾十年，在Natureh和Science等期刊上發表了各種各樣的觀點，中國人從未介入過。該研究聯合了中國科學院青藏高原研究所、香港大學、英國南極調查局、嶗山實驗室、西安交通大學、南京大學、德國阿爾弗雷德魏格納研究所、美國布朗大學、北京師范大學、中國海洋大學、澳大利亞國立大學等國內外科學家，“這次我們中國科學家第一次介入這一話題，我們用最簡單的道理來解釋了這件事情。”

據了解，研究團隊花了4年左右的時間，通過地球環境研究所的大量觀測記錄，將全球的冰量數據重建起來，同時通過收集全球的大數據，并進行了大量的數值模擬，提出了該項假說。

然而令人意想不到的是，團隊的這篇論文其實在三年前已經撰寫完畢。“投稿給Science之后，被編輯‘雪藏’了快三年時間，因為對方覺得有爭議。”安芷生回憶說，投稿后的8個月，他一直沒有去問結果。到了第10個月，安芷生詢問編輯文章是否送審。得到了答復是“想法非常好，但還有些工作需要補充。”就這樣前后又花了一年多的時間。

數據模擬的審稿人對論文的評價是“對你們的數據模擬結果，我沒有任何意見，是令人信服的。”而另一位審稿人更是一陣見血地指出，“你們這件事情，與別人不同，并且非常簡單。用一個簡單地辦法解決了一個基本的問題。”

“大冰期發生原因”是《科學》雜志提出的125個前沿科學問題之一。在此之前，沒有科學家提出是由于南北極冰蓋冰量變化的不均勻造成125萬年前全球氣候的變化。安芷生和團隊提出的這一理論假說，部分回答了《科學》雜志的這個科學問題，“我認為目前可以回答三分之一，后面仍未解決的問題，我們‘且聽下回分解’。”安芷生說。

從南極冰蓋崩塌的冰山。（李院生 攝）

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南極埃默里冰架與冰川湖，航空拍攝。（崔祥斌 攝）

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