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計算機模擬可以幫助科學家重建遠古氣候變化情況。光明圖片/視覺中國
1.在人類活動並不成為威脅的地質 歷史 上，氣候為什麽也會劇烈變化？
常言道“以史為鑒，可以知興替”。“史”不僅僅是短暫的人類文明演化 歷史 ，更是漫長的地球自然變化史。
經過多年的研究，科學家們發現，適合人類生存的溫暖氣候並不是壹直存在的。約270萬年前，隨著北半球大陸冰蓋的逐漸發育，氣候系統開始經歷萬年尺度為周期的冷暖交替，即冰期-間冰期氣候旋回。在每次的冰期旋回中，溫暖濕潤的氣候環境僅僅持續幾千年，而剩下的幾萬年中地球幾乎壹直處在壹個有大陸冰蓋存在的寒冷冰期。
早在20世紀初，南斯拉夫學者米蘭·柯維奇就指出，地球軌道引起的北半球夏季太陽輻射變化是驅動冰期旋回的主因。地球軌道變化由三個主要參數控制，即軌道偏心率、地軸傾角和歲差，其對應的周期分別為約10萬年和40萬年、4.1萬年、2.1萬年。因此，若氣候變化存在與地球軌道相仿的周期信號，則米氏理論可信，這最終由J.D.Hays等人於1976年通過分析髙分辨率和長時間尺度的深海巖芯證實，為進壹步 探索 冰期氣候的演變規律指明了方向。
在冰期-間冰期氣候旋回背景下，氣候系統同時經歷著壹系列的相對高頻的氣候波動。在20世紀80年代初，W.Dansgaard和H.Oeschger等人發現格陵蘭島冰芯中的氧同位素記錄了末次冰期壹系列千年時間尺度、冷暖快速交替的氣候波動，經後續近十年的研究，於20世紀90年代最終確認了該氣候波動是真實存在的氣候事件，意味著氣候系統的演變有著明顯的非線性過程，增加了我們預測當前人為二氧化碳排放如何影響氣候變化的難度。為了紀念這兩位科學家的貢獻，這些千年氣候事件被稱為Dansgaard-Oeschger（DO）事件。
在DO事件中，北半球高緯度地區的年均氣溫，可在數十年內變化8-16 。那麽地球的其他地區是如何響應的呢？E.Corrick等人在2020年的壹篇記錄與模型融合的論文中指出，DO事件並非只是格陵蘭島的壹個局地氣候現象，而是壹個具有全球同步性的氣候事件：在北半球高緯地區發生溫度突變的同時，熱帶季風系統（南美季風，非洲季風和亞洲季風）、南大西洋的海溫等都同時做出相應的調整。
在氣候寒冷的冰期，並沒有人類活動的影響，那是什麽原因造成了這些劇烈的氣候突變呢？W.Broecker等人在20世紀80年代就已指出，氣候突變的主要原因與大西洋經向環流的變化有關——大西洋經向環流可以攜帶熱帶和南半球的熱量到北半球高緯度地區，當該環流發生大幅減弱或停滯時，將導致徑向的熱輸送大幅度下降，引起北半球高緯度的顯著降溫；與此同時，由於熱量的堆積，南半球則逐漸升溫——這壹觀點在隨後30多年的持續研究中得到普遍認可。
那麽，是什麽原因導致了大西洋經向環流發生改變？目前，科學家們主要認為是氣候系統的內部變化導致的。例如有學者提出，可能與海洋環流的內部變率有關，或是由北半球的冰量或者北大西洋的海冰的消融所致；也有學者認為大氣二氧化碳濃度和南半球中緯度西風帶的變化也起到積極的作用。
2.軌道偏心率、地軸傾角和歲差，是否有可能引發氣候突變？
萬物生長靠太陽，地球氣候變化亦是如此。當地球繞太陽運動軌道的幾何形狀發生變化時，地球表面所接受到的來自太陽的輻射能量也隨之發生改變，進而造成地球上氣候發生相應的變化，例如前文提到的冰期-間冰期氣候旋回。
早在1999年，J.McManus等人就在壹篇記錄方面的文章中提出了冰期放大的觀點。他通過研究北大西洋沈積物中浮冰碎屑含量變化發現，過去50萬年的五個冰期旋回中，每當北半球冰量超過壹定臨界閾值時，會出現顯著的千年尺度氣候突變事件。
中國科學院青藏高原研究所的科學家領導的研究團隊在2014和2017年的數值模擬工作中，從動力機制角度系統地闡述了冰期放大的原因——北半球冰蓋高度變化可控制中緯度西風帶的位置和強度，進而影響北大西洋灣流強度和南拉布拉多海的海冰輸運，導致大西洋經向環流更易受氣候擾動（例如