地球環境所在累積太陽輻射對早更新世長期變冷的潛在貢獻研究方面獲進展

太陽輻射是地球氣候系統的主要熱量來源，深刻影響地球氣候。然而，在探索百萬年級別的長期氣候變化時，人們常常忽略外強迫即地球入射太陽輻射量的變化。這主要是由于地球軌道參數即偏心率、斜率和歲差及其約束的地球入射太陽輻射量在第四紀以及更長時間尺度的地質歷史似乎并無顯著的長期變化趨勢。然而，若從能量守恒的基本原理角度考慮，地球入射太陽輻射量的微小變化會擾動氣候系統的能量平衡，對長期氣候變化的貢獻不容小覷。

為驗證太陽輻射量與長期氣候變化的潛在關系，中國科學院地球環境研究所研究員金章東課題組聯合國內的科研人員，聚焦第四紀的長期降溫趨勢，從能量守恒的角度入手，結合古海學記錄和模式模擬，開展了研究。該工作匯編了全球海水表層溫度（SST），重建了過去2Ma（百萬年）的SST距平堆疊曲線。結果顯示，在2Ma-0.94Ma，全球平均SST下降了約2.34°C。在此期間，平均大氣CO₂僅下降約20ppmv。同時，已有研究表明，極地冰蓋生長的正反饋過程如地表反照率增加等不足以驅動同期的長期降溫。因此，需要有其他驅動機制來揭示第四紀的長期降溫演變。

為了量化入射太陽輻射對氣候的長期影響，該研究引入了新的指數——年平均太陽輻射量距平積分（IAMIA）。IAMIA反映了在特定時間段內，年平均太陽輻射量與其“正常”周期之間的累積偏移量。研究發現，IAMIA在935ka（千年）發生了根本性轉變，指示了太陽輻射量從之前的持續正異常轉變為之后的持續負異常。同時，這一轉折與SST記錄觀察到的“900-ka冷事件”相吻合。此外，2000ka-935ka的IAMIA持續減小，與同期全球SST的降低一致。基于斯特藩-玻爾茲曼定律的理論計算以及模式模擬結果，支持了太陽輻射的持續微小變化可能通過海洋熱含量的累積效應，驅動了第四紀的長期降溫趨勢，從而為兩半球冰蓋在第四紀快速生長提供了先決條件，并為中更新世氣候轉型的發生提供了有利條件。

近日，相關研究成果以The potential role of insolation in the long-term climate evolution since the early Pleistocene為題，發表在Global and Planetary Changes上。研究工作得到國家自然科學基金、黃土與第四紀地質國家重點實驗室培育基金的支持。

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