解鎖氣候變化密碼的鑰匙

在探索地球氣候變化的征程中，科學鉆探猶如一臺時光機，帶領我們穿越不同的時間尺度，深入挖掘氣候與地質構造的奧秘，為破解氣候變化密碼提供了珍貴的線索。

20世紀地球科學的一項重大突破，便是認識到人類活動對地球表層系統(tǒng)和全球氣候產生了直接且深遠的影響。近百年來，全球平均氣溫顯著升高約 1℃，兩極冰川持續(xù)消融，冰量銳減，海平面不斷上升。整個地球氣候系統(tǒng)呈現出加速變化的態(tài)勢，而這背后極有可能是人類過度排放溫室氣體所引發(fā)的“溫室效應”。然而，人類活動究竟在多大程度上改變了氣候？未來氣候變化的極限狀況又將如何？這些關鍵問題迫切需要科學的解答。

松科二井，2014年4月13日開鉆，歷時4年多時間，完鉆井深7018米，成為亞洲國家實施的最深大陸科學鉆井和國際大陸科學鉆探計劃(ICDP)成立22年來實施的最深鉆井?！八煽贫蓖鹑缫蛔鶜夂蜓芯康膶殠?，為我們提供了極為關鍵的“史料”。其獲取的巖心源自白堊紀，這根長達 4134.81 米、完整度高達 96.61%且?guī)缀鹾翢o損失的巖心，仿若一條徑直通往白堊紀的“時光隧道”。地質學家們借助對這根巖心的深入研究發(fā)現，在白堊紀時期（距今約 1.45 億年至 6600 萬年），地球大氣中的二氧化碳濃度超過 0.1%，足足是現今濃度的兩倍有余，當時的氣溫也比現在高出 5 至 10℃。此外，白堊紀大氣中二氧化碳濃度的波動與氣候的冷暖變化緊密相連。這些研究成果對于當代氣候研究具有不可估量的重要意義，它們?yōu)槲覀兝斫獾厍驓夂蛳到y(tǒng)的運作機制提供了遠古時期的參照系，讓我們得以窺探在不同氣候條件下地球的狀態(tài)，進而為預測未來氣候變化提供了新的思路和依據。

盡管“松科二井”的成果斐然，但地球的氣候變化歷史源遠流長，僅僅依靠白堊紀的巖心記錄遠遠不足以全面揭示其規(guī)律。探尋更為完整、精確的氣候變化規(guī)律，迫切需要更大時間尺度的“史料”，這就使得科學鉆探獲取更多不同地質時期的巖心顯得尤為重要。

目前的研究清晰地表明，新生代（6400 萬年前至今）全球氣候經歷了最為顯著的變化，即從“溫室地球”逐漸演變?yōu)椤氨业厍颉薄Ｈ欢?，由于長期缺乏對大陸環(huán)境長時間尺度的連續(xù)記錄，我們對新生代全球氣候變化的特征及動力學機制的理解始終存在著較大的局限性。為了填補這一空白，我國毅然實施了渭河盆地國際大陸科學鉆探計劃項目。渭河盆地地理位置獨特，處于黃土高原與秦嶺造山帶之間，對東亞季風氣候變化極為敏感，并且幸運地保存了超過 7500 米的巨厚細粒河湖相沉積，無疑是開展科學鉆探的理想之地。該鉆探計劃分階段推進，第一階段著重獲取上部 3000 米的沉積地層，而第二階段則致力于獲取盆地 7500 米完整的沉積記錄。通過這一計劃，有望深入揭示新生代季風的發(fā)生過程及其與青藏高原—秦嶺隆升之間的內在關聯(lián)，為全面探尋氣候變化規(guī)律提供更為豐富、詳實的依據，極大地推動地球科學在氣候變化研究領域的發(fā)展，助力我們更精準地把握地球氣候的演變脈絡。

除了巖心，冰芯也是研究氣候環(huán)境演變的一把利器。在地球的兩極以及部分高海拔地區(qū)，被厚厚的冰層所覆蓋。通過精心設計的鉆探工程獲取冰芯，科學家們能夠從中獲取近百萬年來關于氣溫、降水、大氣化學等氣候環(huán)境各要素的變化信息，從而深入探究氣候影響環(huán)境變化的驅動因子，諸如大氣溫室氣體含量的波動、太陽活動的強弱變化、火山活動的頻率與規(guī)模等。近年來，世界各地在南北極地區(qū)積極開展了大量相關的鉆探工程。其中，歐盟在南極冰穹 C 完成的深度達 3270 米的鉆探項目尤為引人注目，其獲取的冰芯完整記錄了過去 80 萬年的連續(xù)氣候環(huán)境變化信息，確鑿地證明了南極洲曾出現以十萬年為周期的冷暖交替現象。這一成果不僅加深了我們對南極這片神秘大陸的認識，更讓我們對全球氣候變化的周期性和復雜性有了更為深刻的理解，為構建更為精確的氣候模型提供了極為寶貴的數據支持。

科學鉆探作為探索氣候變化的重要手段，無論是巖心還是冰芯的研究，都在不斷拓展我們對地球氣候系統(tǒng)的認知邊界。從白堊紀的高溫高二氧化碳濃度環(huán)境，到新生代的氣候轉型，再到近百萬年的冰芯記錄所揭示的氣候波動，每一項成果都如同拼圖的碎片，逐漸拼湊出地球氣候變化的完整畫卷。隨著科學技術的不斷進步與鉆探工程的持續(xù)深入，我們有理由相信，在未來，科學鉆探將為我們解開更多氣候變化的謎團，為人類應對氣候變化挑戰(zhàn)提供更為堅實的科學依據，引領我們走向與地球和諧共生的可持續(xù)發(fā)展之路。