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海平面上升是全球變暖背景下最受關注的自然風險之一。今天,人們通常將其與冰川融化、海水熱膨脹和沿海城市風險聯系在一起。然而,從更長的地球歷史來看,海平面并非總是緩慢變化。在冰期結束時,巨大的大陸冰蓋會快速退縮,導致海平面在短時間內急劇上升。理解過去這些“快速融冰事件”的發生機制,不僅有助于認識地球氣候系統的自然運行規律,也能為評估未來全球變暖下的冰蓋穩定性和海平面變化提供重要參照。
中國科學院地球環境研究所“極端氣候事件及影響”團隊(EXCEIS)洞穴實驗室胡訓銘副研究員與譚亮成研究員等聯合國際團隊,在Nature Communications表題為“Protracted ocean circulation slowdown drove exceptional ice-sheet melting during ice age termination IV”的研究成果。該研究聚焦約34萬年前的第四次冰期終止期(Termination IV, T-IV)。這一時期海平面上升速率異常高,最高可達約每百年5米,但其變化特征和成因長期缺乏可信的年代控制和明確的機制解釋。
研究團隊建立了意大利北部 Bàsura 洞石筍的高精度鈾系年代,在此基礎上將陸地石筍古氣候記錄與北大西洋深海沉積記錄進行同步,準確重建了T-IV期間北大西洋氣候、海洋環流與海平面變化的先后關系。結果顯示,T-IV期間北大西洋經向翻轉環流(AMOC)發生了異常持久的減弱,持續時間約1.3萬年,顯著長于近五次冰期終止期中的同類事件。
研究提出,長期AMOC減弱使海洋內部積累大量熱量;當環流恢復時,這些熱量被重新釋放至上層海洋和大氣,進一步加速冰蓋崩解和海平面上升。同時,較高的大氣CO2濃度和增強的北半球夏季太陽輻射,共同放大了融冰過程。這一工作揭示了“海洋環流減弱—海洋熱儲存—快速融冰—海平面躍升”之間的關鍵聯系,強調海洋反饋在驅動極端海平面上升事件中的核心作用。
該項研究提出的海洋環流變化可能是影響冰蓋穩定性的關鍵系統,為改進未來海平面變化預測,提升沿海地區長期風險評估提供了重要科學基礎。當前的全球變暖正在使格陵蘭和南極冰蓋持續融化,AMOC可能在增暖背景下進一步減弱。若海洋內部熱量持續累積并最終作用于冰架和冰蓋邊緣,未來海平面上升可能呈現更強更快的非線性特征,值得警惕。
論文鏈接:
https://www.nature.com/articles/s41467-026-73733-6
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圖1:于北意大利洞穴中重建的古氣候紀錄。
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圖2:研究顯示,T-IV終止期的融冰時間與海洋內部相應累積的熱能,皆為過去五次終止期中最大的一次。此持續時間或海洋熱能與觀測到的冰融速率皆有良好線性對應關系。
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