距今約一萬年以來的現(xiàn)代間冰期（全新世）是有一個(gè)大暖期還是持續(xù)變暖？由于地質(zhì)記錄和氣候模擬的差異，這個(gè)問題成為“全新世溫度謎題”，是古氣候?qū)W界乃至整個(gè)氣候?qū)W界最為熱門的研究課題之一。

12月2日，中國科學(xué)院青藏高原研究所研究員、蘭州大學(xué)教授張旭和陳發(fā)虎院士在《自然》發(fā)表評論文章指出，南極海冰變化或是解決“全新世溫度謎題”的關(guān)鍵。該評論文章是對2021年1月，美國新澤西州立大學(xué)Bova博士等人在《自然》雜志刊發(fā)的論文觀點(diǎn)提出的質(zhì)疑。

評論文章第一作者張旭介紹，全新世溫度謎題目前主要存在兩種爭論：一是如全球海洋和陸地溫度記錄的集成結(jié)果所示，全球年均溫在早中全新世有一個(gè)大暖期（距今9-7千年），隨后全球變冷直至工業(yè)革命以來的再次全球變暖；另一種是氣候模型的模擬結(jié)果所揭示的，全新世以來全球年均溫持續(xù)變暖。

這兩種爭論至今未有定論。該分歧意味著，如果氣候模型模擬正確，則用于研究古氣候演變的古溫度指標(biāo)的指示存在偏差；如果古溫度指示正確，那么用于氣候變化未來預(yù)估的氣候模型則存在系統(tǒng)性偏差。

2021年1月，Bova博士等發(fā)文，假設(shè)距現(xiàn)代間冰期最近的上一個(gè)溫暖的末次間冰期（距今12.8-11.5萬年）不存在冰量和溫室氣體變化，其全球溫度的季節(jié)差異完全由不同季節(jié)的太陽輻射決定，并通過建立季節(jié)到年均溫度的轉(zhuǎn)換函數(shù)（Seasonal-to-mean Annual Transformation method，SAT），嘗試剔除古海溫指標(biāo)中的季節(jié)性偏差，以此定量年均溫的變化。

最終得出，全新世以來，全球年均溫呈線性升高趨勢的結(jié)論，驗(yàn)證了此前氣候模擬的結(jié)果。該文章發(fā)表后得到了學(xué)界的高度關(guān)注。《自然》在該文的專題報(bào)道中指出，“全新世溫度謎題”或已被解決。

張旭和陳發(fā)虎對上述文章結(jié)論的可靠性提出了質(zhì)疑。他們指出，Bova等的工作忽略了氣候系統(tǒng)內(nèi)部的反饋?zhàn)饔脤﹂g冰期氣候變化的影響，夸大了太陽輻射對溫度變化的貢獻(xiàn)。因此，結(jié)論并不可靠。

他們解釋到，Bova等利用SAT方法定量重建指標(biāo)中季節(jié)信號的前提條件是，溫度變化只受控于太陽輻射。而在全新世，由于北半球冰蓋融化以及大氣溫室氣體上升，溫度變化不能單純歸因于太陽輻射。在末次間冰期時(shí)期，北半球冰蓋以及大氣溫室氣體較為穩(wěn)定，因此Bova等人認(rèn)為，末次間冰期的溫度變化僅與太陽輻射有關(guān)。但是，這一前提假設(shè)并不準(zhǔn)確。

在末次間冰期時(shí)段，雖然冰蓋和溫室氣體相對穩(wěn)定，但兩極海冰存在顯著變化。海冰變化作為一個(gè)典型的氣候系統(tǒng)內(nèi)部的正反饋過程，海冰增加會(huì)導(dǎo)致全球絕大部分區(qū)域乃至全球溫度都會(huì)顯著變冷。在現(xiàn)代氣候?qū)W研究中，海冰因?qū)θ蜃兣难杆夙憫?yīng)，一直被認(rèn)為是一種氣候的快反饋過程。

但是，在百年及以上時(shí)間尺度上，南極海冰變化，由于其地理位置的特殊性，還受到氣候系統(tǒng)慢反饋過程（即南極冰蓋和大洋深部環(huán)流）的調(diào)制。因此，在利用SAT對末次間冰期時(shí)段溫度指標(biāo)中的季節(jié)偏差進(jìn)行定量估計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先將南極海冰引起的溫度變化剔除；否則，將會(huì)夸大指標(biāo)中的季節(jié)偏差，導(dǎo)致全新世的年均溫呈上升趨勢。

更值得注意的是，Bova等人用于支持其結(jié)論的氣候瞬變模擬試驗(yàn)沒有很好地考慮南極海冰演變的特性，導(dǎo)致全新世南極海冰的模擬結(jié)果與古氣候重建結(jié)果不符。如果氣候模型無法正確重現(xiàn)這些對溫度變化有顯著影響的氣候內(nèi)反饋過程，例如南極海冰的變化。那么，將模擬結(jié)果作為一種評判并解釋古溫度指標(biāo)意義的參考標(biāo)準(zhǔn)就變得非常牽強(qiáng)。

該評論文章還指出，如果可以在SAT方法中合理考慮南極海冰變化對年均溫度的影響，或?qū)⒆罱K解決“全新世溫度謎題”，這將為我們評估氣候模型的可靠性，以及定量氣候系統(tǒng)內(nèi)不同反饋過程對全球溫度演變的貢獻(xiàn)提供重要的參考。

相關(guān)論文信息：DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-021-03930-4

海冰對定量評估溫度指標(biāo)U1485季節(jié)偏差和年均溫的影響

A)和C)為海溫指標(biāo)U1485分別在末次間冰期和全新世的季節(jié)性偏差 （SST）；B)和D)分別為末次間冰期和全新世的年均溫（mean annual SST，MASST）變化。黃色，紫色和綠色曲線分別代表Bova等原始的以及考慮35%和65%的南極海冰面積擴(kuò)張后的SST和MASST變化，黑色為未處理的U1485原始海溫SST變化。

（以上為中科院青藏所供圖）

文章轉(zhuǎn)自：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/12/470242.shtm