从南极冰盖崩塌的冰山。李院生/摄

■本报记者 严涛 ■张行勇

“这是中国科学家解决世界性难题的范例，有着重大的理论和现实意义。”中国科学院院士、中国科学院地球环境研究所研究员安芷生如此评价由10余家国内外单位的研究人员共同完成的成果。

安芷生等人揭示了南极冰盖生长和相关的海冰扩张在触发中更新世气候转型中的关键作用，为深入理解中更新世以来北半球冰盖的快速扩张提供了重要机制。8月2日，相关研究在线发表于《科学》。

“野蛮生长”的南极冰盖

“从北冰洋、南极冰盖到陆地和海洋，这些要素构成了地球表面系统。地球表面的气候变化与每个人息息相关，全球变暖已经成为全世界的共识。”安芷生分析说，“全球变暖后，南北极冰盖出现消融，但是消融的速度不一样，北极相对更快，南极在过去一段时间内并没有很大变化，甚至冰盖面积有所增加，近些年南极消融才显著加快。这种不对称的冰盖演化对包括全球温度和海平面变化在内的全球气候影响被严重低估。”

“南北极的变化是不对称的，这造成了全球气候的不均衡。而不均衡会产生动力，最终造成气候变化。”安芷生说，如果将目光放得更长远一些，南北极冰盖的不对称变化不只有消融期，也有增长期。

安芷生介绍，200万年前到125万年前，南极地区冰盖面积和冰量增加，导致全球降温。在此过程中，南极成为冷空气的“发动机”和“策源地”，进而在南半球形成一个高压，有利于将南半球的水汽“推”向北半球，这对北半球冰盖的发展有利。

此外，大洋经向环流也发生了变化，同时由于低温夏季的发展，经过多年积累，全球气候从此前的冰期-间冰期4万年冷暖旋回转变为10万年。

“最初，北极冰盖的面积并不大，其大规模发育，得益于南极冰盖的不断生长。”安芷生说，“当前南北极不均匀消融会造成重大气候影响，仍需更多科学家去研究。”

首次挑战多方假说

125万年前北极冰盖开始大规模发育、气候周期转型是什么原因造成的？对全球气候有什么影响？对于这些问题，科学家们有各种各样的说法。

“有说二氧化碳降低的，有说岩石风化的……而我们对这些假说提出了挑战。”安芷生介绍，国际学界对于上述问题争论了几十年，科学家在《自然》和《科学》等期刊发表了多篇文章，但中国科研人员很少介入。

这次，中国科学家介入这一话题。中国科学院地球环境研究所和中国科学院青藏高原研究所、香港大学、德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所、英国南极调查局、美国布朗大学等国内外高校和研究机构的科学家合作，试图用两极冰盖不对称演化这样比较简单的道理解答上述问题。

研究团队将观测记录与数值模拟相结合，揭示了两半球冰盖不对称演化的历史及地球气候系统响应过程，发现200万年前到125万年前南极冰盖和相关的海冰持续扩张，驱动距今125万年以后北极冰盖增长。该成果强调了在当今全球变暖的背景下，定量评估两半球冰盖的不对称融化与全球气候变化之间联系的紧迫性，从而提高预测气候变化以及地球系统对极地冰盖变化响应的能力。

“‘大冰期发生原因’是《科学》杂志提出的125个世界前沿科学问题之一。本研究提出的南极驱动假说，为回答《科学》提出的这个难题作出了贡献。”安芷生说。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.abn4861