对地球气候历史的高保真记录将当前的变化放在了背景下

气候学家第一次汇编了一份连续的、高保真的地球气候变化记录，记录了6600万年前的气候变化。这份记录揭示了四种不同的气候状态，研究人员将其命名为温室、瓦姆豪斯、库尔豪斯和冰屋。这些主要州持续了数百万年，有时甚至数千万年，在每个州内，气候都显示出与地球围绕太阳轨道的变化相对应的节律性变化。但每个气候州对轨道变化有不同的反应，与不同气候州之间的戏剧性变化相比，轨道变化导致的变化相对较小。

9月10日发表在“科学”杂志上的这项新发现是数十年工作和大规模国际合作的结果。挑战是在一个足够精细的平台上确定过去的气候变化，以便看到可归因于轨道变化的可变性(地球围绕太阳的轨道的偏心率，以及其旋转轴的进动和倾斜)。

我们很早就知道，冰川和间冰期的周期是由地球轨道的变化来控制的，地球轨道的变化改变了到达地球表面的太阳能的数量，天文学家们一直在计算这些轨道变化，并解释说，詹姆斯·扎霍斯是加州大学圣克鲁斯分校著名的地球与行星科学教授和艾达·本森·林恩(Ida Benson Lynn)海洋健康教授，他的合著者詹姆斯·扎霍斯(James Zachos)是加州大学圣克鲁斯分校(UC Santa Cruz)的著名地球与行星科学教授和海洋健康教授艾达·本森·林恩(Ida Benson Lynn)。

当我们重建过去的气候时，我们可以很好地看到长期的进程变化。扎霍斯说：我们还知道，由于轨道变化，应该会有更精细的节律变化，但很长一段时间以来，人们都认为不可能恢复那个信号。既然我们已经成功地捕捉到了自然气候的变异性，我们就可以看到，预计的人为变暖将远远大于这一数字。

在过去的300万年里，地球的气候一直处于冰屋状态，其特点是冰期和间冰期交替。现代人在这段时间里进化了，但现在和其他人类活动正在推动地球走向始新世以来未曾见过的Warmhouse和Hohouse气候状态，始新世大约在3400万年前结束。在始新世早期，没有极地冰盖，全球平均气温比今天高出9到14摄氏度。

扎霍斯说，在一切照旧的情况下，政府间气候变化专门委员会对2300人的预测可能会使全球气温达到5000万年来未曾见过的水平。

编制新的气候记录的关键是通过国际海洋钻探计划(ODP，后来的综合海洋钻探计划，IODP，国际海洋发现计划于2013年成功)从深海盆地获得高质量的沉积物岩芯。保存在海底沉积物中的微小浮游生物(称为有孔虫)的贝壳中记录了过去气候的特征。在分析了沉积物岩心后，研究人员必须通过将沉积层中记录的气候变化与地球轨道(称为米兰科维奇周期)的变化相匹配，来建立天体年代学。

Zachos说，社区在20世纪90年代中期想出了如何将这一策略扩展到更早的时间段，他领导了一项2001年发表在“科学”杂志上的研究，该研究显示了大约2500万年前从渐新世到中新世的500万年期间气候对轨道变化的响应。

这改变了一切，因为如果我们能做到这一点，我们知道我们可以回到6600万年前，把地球气候中的这些短暂事件和重大转变放在轨道尺度变化的背景下，他说。

Zachos多年来一直与德国不来梅大学海洋环境科学中心(MARUM)的主要作者托马斯·韦斯特霍尔德合作，该中心拥有一个巨大的沉积物岩芯储存库。不来梅实验室与Zachos'；在加州大学洛杉矶分校的团队一起为记录的较老部分生成了许多新数据。

韦斯特霍尔德监督了关键的一步，将从世界不同地区的沉积物岩芯获得的气候记录的重叠片段拼接在一起。扎霍斯说：收集这么长的一大堆气候记录是一个繁琐的过程，我们还想用不同的沉积物岩芯复制这些记录来验证信号，所以这是国际社会共同努力的一大成果。

现在他们已经汇编了过去6600万年的连续天文年代气候记录，研究人员可以看到气候对轨道变化的反应取决于温室气体水平和极地冰盖范围等因素。

扎霍斯解释说，在一个没有冰的极端温室世界里，不会有任何涉及冰盖的反馈，这会改变气候的动态。

在过去的6600万年中，大多数主要的气候转变都与温室气体水平的变化有关。例如，Zachos对古新世-始新世最高温度(PETM)进行了广泛的研究，表明这段迅速的全球变暖将气候推入温室状态，与向大气中大量释放碳有关。同样，在始新世晚期，随着大气二氧化碳水平的下降，南极洲开始形成冰盖，气候过渡到酷宅状态。

Zachos说，当气候接近这些转变之一时，气候可能会变得不稳定，我们看到对轨道强迫的反应更难预测，所以我们想更好地了解这一点。

他补充说，新的气候记录为许多领域的研究提供了一个有价值的框架。它不仅对测试气候模型有用，而且对研究地球动力学不同方面的地球物理学家和研究环境变化如何推动物种进化的古生物学家也很有用。

扎霍斯说，这是地球科学的重大进步，也是国际大洋钻探计划的主要遗产。更多信息：T·韦斯特霍尔德等人，一份天文学年代的记录，记录了过去6600万年来地球的气候及其可预测性，“科学”(2020)。.org/cgi/doi…。1126/Science.aba6853