图注:中国黄土、南极冰芯资料、深海记录和日照量的对比
米兰科维奇理论主张,北半球高纬夏季日照量变化是控制全球范围冰期-间冰期旋回的根本原因。过去古气候界一般认为,第四纪两半球的冰期-间冰期旋回是协同演化的,且CO2等温室气体是这种协同演化的重要原因之一。
然而,我所新生代地质与环境研究室的郭正堂研究员等人最近对中国黄土、深海记录和南极冰芯最新资料的对比研究揭示出,80万年来南、北两半球气候在冰期-间冰期旋回上只是一种“大致耦合”关系,存在着一系列显著的“非耦合”特征,其中以深海氧同位素13期(MIS-13, 约50万年前)最为突出(Guo et al. Strong asymmetry of hemispheric climates during MIS-13 inferred from correlating China loess and Antarctica ice records. Climate of the Past, 2009, 5: 21-31,点击此处下载该文,2008IF:2.542)。
MIS-13期间,北半球高纬、低纬日照量均不比其它间冰期高,温室气体浓度是80万年来所有间冰期的最低值。但是,整个北半球显著增温,格陵兰冰盖融化,环北极海冰范围缩小,北半球高纬地区和青藏高原异常温暖,亚洲、非洲和印度洋夏季风环流异常强盛,亚洲冬季风环流强度和内陆干旱度达到整个第四纪的最低值。相反,当时南极冰盖增大增厚,南极的气温比全新世约低4°C,是80万年以来间冰期的最低值,南大洋和赤道地区海面温度较其它间冰期显著偏低,环南极海冰范围偏大,全球大洋出现碳同位素正异常。
上述证据表明,MIS-13期间两半球气候出现强烈不对称,导致全球性的海、陆、气环境异常,并使热带辐合带(ITCZ)北移、北半球海o陆热力差异加大,夏季风环流加强。这表明两半球气候的不对称程度是控制亚洲、非洲和印度洋季风强度的一个十分重要的因素。MIS-13也是较低CO2和CH4浓度条件下北半球出现显著增温的一个实例,它同时显示,过去常被用来反映北半球高纬冰量的深海氧同位素记录(δ18O)有时也是“靠不住”的。
类似的、但程度较低的不对称现象也出现于MIS-11(~40万年)和MIS-5e(~12.5 万年)时期,表明中更新世期间两半球气候演化具有明显的相对独立性;大洋和大气环流对南、北半球高纬日照量效应的放大可能是导致上述强烈不对称的主要原因。
一般认为,大气CH4浓度在冰期-间冰期尺度上的变化主要受控于北半球季风的强度,而MIS-13期间北半球季风的异常强盛与大气CH4低浓度同时出现,表明南半球陆地对该尺度上甲烷浓度的变化也有十分重要的影响。
该文发表后,已被VerticalNews Global Warming学术网站报道(http://global-warming.verticalnews.com/article/1829880.html)。