每周科技串講丨古老冰芯，如何講述遠古地球氣候演變的故事？

考古學家想了解古代文明時，會尋找文物來完成這個探尋。古氣候?qū)W家也采用了類似的方法，他們通過研究珊瑚礁、挖掘海洋和湖底沉積物以及冰川和冰蓋來尋找地球氣候歷史的線索。

就像被困在琥珀里的生物一樣，地球早期氣候的空氣殘留物，比如灰塵、氣泡、海鹽、火山灰和森林火災產(chǎn)生的煙塵，也會被困在冰川中長達億萬年。對氣候科學家來說，這些遺跡“講述”了地球氣候、大氣幾千年來是如何變化的。

冰芯是從冰川上鉆取的圓柱狀雪冰樣品。取自冰川積累區(qū)的冰芯，包含著逐年積累的降雪和干、濕沉降物質(zhì)，這些物質(zhì)保存著其沉積時的氣候環(huán)境信息。從冰川中獲取的冰芯具有高分辨率、連續(xù)性強、保真性好等特點。

關于過去的氣候，每一層冰都講述了一層雪落下時地球的樣子。冰層還包含了當時大氣中的微粒，如塵埃、灰燼、花粉、微量元素和海鹽等氣溶膠。這些顆粒在數(shù)千年后仍留在冰中，為過去的全球事件提供了物理證據(jù)。此外，隨著時間的推移，冰的壓縮，大氣中的微小氣泡——包括二氧化碳和甲烷等溫室氣體——被壓入冰中。

為了探求不同地質(zhì)時期全球氣候環(huán)境的變化，全球科學們對南北極冰芯開展了廣泛的研究，并逐漸闡明了過去幾十萬年，南北極地區(qū)氣候變化的特征。但這僅僅是針對兩極地區(qū)的研究，中緯度地區(qū)的冰芯研究作為兩極地區(qū)冰芯研究的“橋梁和紐帶”也不應被忽視。被譽為“亞洲水塔”的青藏高原，是亞洲數(shù)條大江大河（如長江、黃河、雅魯藏布江、印度河等）的水源地。青藏高原同時也是中緯度地區(qū)最廣泛的冰川分布區(qū)，因此對該地區(qū)的冰芯研究工作就顯得尤為重要。得益于天然的地域優(yōu)勢，我國科研人員在青藏高原地區(qū)開展的冰芯對氣候環(huán)境記錄的研究逐漸受到重視。中國科學院青藏高原研究所等單位共同開展的“青藏高原冰芯高分辨率氣候環(huán)境記錄研究”榮獲2014年度國家自然科學獎二等獎。

該項目在監(jiān)測青藏高原現(xiàn)代降水氣候意義的基礎上，開展了包括12根冰芯的古氣候意義與環(huán)境變化重建工作，并研究了末次間冰期以來青藏高原氣候環(huán)境變化及其與周邊地區(qū)的關系。青藏高原在過去半個世紀以來變暖趨勢明顯，比同緯度地區(qū)升溫幅度大，海拔依賴型變暖現(xiàn)象獨特。研究人員通過研究青藏高原冰芯中多種代用指標與氣候環(huán)境變化的關系，重建并分析了過去10多萬年以來不同時間尺度的高分辨率氣候環(huán)境記錄，發(fā)現(xiàn)在全球變化影響下，青藏高原比其它地區(qū)更敏感、變化更劇烈、更具地區(qū)性差異。

直到19世紀中葉，人類才開始了全球范圍內(nèi)對溫度和其它變量的觀測，因記錄時間尚短，所以僅依靠短期觀測結果，無法做到全面客觀了解和認識氣候變化，因此同步進行歷史時期和地質(zhì)時期氣候變化（即古氣候變化）的研究非常有必要。冰芯是研究古氣候特征的手段之一，為摸底氣候長期變化的規(guī)律提供了綜合視角。另一方面，也為預估未來氣候變化、識別人類活動對氣候的影響提供了極有價值的參考信息。

（文：科技導報社副編審 祝葉華 把關專家：中國科普研究所副研究員 鄒貞）

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