中科院团队揭示太阳辐射主导百万年气候变化

中科院团队揭示太阳辐射主导百万年气候变化

中国科学院地球环境研究所金章东课题组最近发布了关于太阳辐射对地球气温影响的新研究。他们通过分析全球海水表层温度和模式模拟，发现太阳辐射的微小变化对长期气候变化有显著影响。这项研究揭示了太阳辐射在地球气候演化中的关键角色，为理解第四纪长期降温趋势提供了新视角。

研究背景与方法

在探索百万年级别的长期气候变化时，人们常常忽略地球入射太阳辐射量的变化。为验证太阳辐射量与长期气候变化的潜在关系，金章东研究员课题组联合国内多个专家，聚焦第四纪的长期降温趋势，从能量守恒的角度入手，结合古海学记录和模式模拟开展研究。

研究团队汇编了全球海水表层温度（SST）数据，重建了过去200万年的SST距平堆叠曲线。结果显示，在200万年至94万年前，全球平均SST下降了约2.34°C。在此期间，平均大气CO2仅下降约20ppmv。已有研究表明，极地冰盖生长的正反馈过程如地表反照率增加等不足以驱动同期的长期降温。因此，需要有其他驱动机制来揭示第四纪的长期降温演变。

创新指标与发现

为了量化入射太阳辐射对气候的长期影响，该研究引入了一个新的指数——年平均太阳辐射量距平积分（IAMIA）。IAMIA反映了在特定时间段内，年平均太阳辐射量与其“正常”周期之间的累积偏移量。研究发现，IAMIA在93.5万年前发生了根本性转变，指示了太阳辐射量从之前的持续正异常转变为之后的持续负异常，这一转折与SST记录中观察到的“90万年前冷事件”相吻合。此外，200万年至93.5万年前的IAMIA持续减小，与同期全球SST的降低一致。

基于斯特藩-玻尔兹曼定律的理论计算以及模式模拟结果，研究验证了太阳辐射为两半球冰盖在第四纪快速生长提供了先决条件，也为中更新世气候转型（MPT）的发生提供了有利条件。

科学意义与展望

这一发现揭示了太阳辐射的持续微小变化可能通过海洋热含量的累积效应，驱动了第四纪的长期降温趋势。这一机制为理解地球气候演化提供了新的视角，特别是在百万年尺度上的气候变化驱动因素方面。研究结果不仅深化了我们对过去气候变化的认识，也为预测未来气候变化提供了新的参考框架。

相关研究成果以《早更新世以来太阳辐射在长期气候演化中的潜在作用》为题，发表在《全球和行星变化》（Global and Planetary Changes）期刊上。研究工作得到了国家自然科学基金、黄土与第四纪地质国家重点实验室培育基金的支持。

这一突破性发现不仅展示了太阳辐射在地球气候系统中的重要作用，也为未来气候变化研究提供了新的思路和方向。随着全球气候变化的持续，深入理解太阳辐射与地球气温之间的复杂关系，将为应对气候变化挑战提供重要的科学依据。