《环球科学》——从自然获取地球气候

2021年6月8日是第13个世界海洋日，也是中国第14个国家海洋宣传日。今年活动的主题是保护海洋生物多样性、人与自然和谐共处。 6月2日，澳大利亚昆士兰州拍摄到大规模珊瑚礁白化现象。澳大利亚东北海岸附近的大堡礁是世界上最大、最长的珊瑚礁群，被列入世界自然遗产名录。近年来，由于气候变化等原因，大堡礁出现多次大规模珊瑚白化现象，严重影响海洋生态。作为壮丽的自然景观，这些珊瑚不仅是许多海洋生物的栖息地，也是记录地球百年甚至一千年来气候变化的重要代理。

替代数据是自然界记录的历史气候变化信息，例如树木年轮、冰芯、花粉化石、海洋沉积物、珊瑚等。使用同位素从这些代理数据中推导出气候数据记录可以将我们对全球气候的认识和理解扩展到100甚至1000年前，远远超出了过去140年的乐器记录。佐治亚理工学院Kim Cobb教授团队从太平洋中部巴尔米拉岛采集珊瑚化石，构建了热带太平洋过去几千年气候变化的替代记录，为研究热带气候变化提供历史证据和北极。最近的研究发现，数千年的历史代理数据反映了热带和北极之间的反位置变化，而欧亚大陆和北美大陆则表现出同步变化。该研究使用了巴尔米拉岛最长的热带珊瑚记录，并将其与北半球中高纬度地区有效的 148 个替代记录（来自冰芯、树木年轮、海洋和湖泊沉积物等）进行了统计关联。结果表明，热带珊瑚记录和绿岛附近的大部分冰芯记录（超过一半的北极记录）与欧亚大陆（尤其是中亚）和北美呈负相关。

结合过去2000年的全球气候重建数据，研究发现这种热带对北极和南极以及全球大气环流的影响模式与年代际太平洋波动有关，被称为IPO-BT模式。主要表现是：热带东太平洋海水温度变冷，北极（以格陵兰岛为中心）变暖，南大洋（太平洋）变冷，欧亚大陆变冷。这些特征与过去40年观测到的全球气温和大气环流的趋势非常相似，反映出自然变率在全球气候变化中的重要作用。

（本文摘自《环球科学》 《环球科学》是《科学美国人》（Scientific American）独家授权中文版。《科学美国人》是在全球享有盛誉、历史最悠久的科学杂志，创刊170年来，始终坚持报道前沿科学，邀请一线科学家亲笔撰文，介绍本领域的最新研究和进展。 | 环球科学杂志订阅_杂志铺:杂志折扣订阅网 (http://zazhipu.com)）