研究揭示了地球轨道如何触发冰河时代，未来 11,000 年将出现冰河时代

地球的历史是气候波动的过山车，相对温暖让位于冰冻的冰川期，然后再次上升到我们今天经历的更温和的气候。

很难确定是什么触发了这些冰河期，尽管一段时间以来，研究人员强烈怀疑这与地球绕太阳轨道的怪癖有关。

新的研究证明了过去的冰河时代与地球路径的每一次摆动、倾斜和角度之间的精确关系，为预测全球气候的未来波动提供了新的工具。

“轴向倾斜和轨道几何形状的微小变化与大陆冰盖的盈亏之间的联系代表了气候科学中最古老的谜团之一，”英国卡迪夫大学的地球科学家斯蒂芬·巴克 （Stephen Barker） 向 ScienceAlert 解释说。

“因此，它代表了我们对气候系统理解的根本差距。如果我们希望能够预测未来气候可能如何变化，那么提高我们对地球动态气候系统如何运作的认识至关重要。

地球绕太阳的轨道不完全对称.它有一个有点椭圆形的形状，称为轨道偏心率，太阳在椭圆形中偏离中心，这意味着地球与太阳的距离全年都在变化。

那个椭圆在太空中的位置随着每个轨道的变化而略有变化;我们称之为眼眶进动.

最后，地球自转轴的倾斜度，这个特性称为倾角，随着它绕太阳旋转而变化。

一段时间以来，人们已经知道，我们星球与太阳关系的这些不同特性导致了气候变暖和变冷的周期，地球轨道不同方面的周期性变化会影响日照的季节和地理分布.

统称为Milankovitch 循环，这些周期性变化大约每 20,000、40,000、100,000 和 400,000 年发生一次，但梳理出地球轨道的哪些方面与气候波动有关并非易事。

“地球气候是一个由复杂过程组成的相互关联的系统，所有这些过程共同作用以产生我们观察到的变化，”巴克说。“在与冰川周期相关的时间尺度上对这些变化进行建模需要大量的处理能力，此外，过程本身很难独立量化和建模。”

例如，有两个非常紧密的周期;21,000 年的岁差，以及 20,500 年的斜度二次谐波。没有人能够在这两个周期中的任何一个与冰河时代的结束之间建立明确的联系。

此外，在过去的 800,000 年里，冰河时代已经每 100,000 年结束一次，科学家们一直无法找到这种循环的原因。

Barker 和他的同事首先研究了过去 800,000 年深海氧同位素比率的变化，这些变化保存在称为有孔虫.这些变化可用于绘制大陆冰或冰盖体积的变化图，这是研究地球过去冰期的关键指标。

利用这些信息，研究人员创建了一张详细的冰川周期图，他们根据该图表比较了地球轨道的两种特性——岁差和倾斜度。一个惊人的模式出现了。冰期和间冰期之间过渡的关键阶段与岁差和倾斜之间的特定关系相匹配。

冰川消融——冰河时代的结束——似乎与岁差和倾斜之间的关系密切相关;但仅凭倾斜度才导致了冰河时代的开始。

研究人员说，这解释了 100,000 年的周期。它就在那里，隐藏在众目睽睽之下。

“当我看到轨道相位与这些众所周知的转变中的气候曲线形状之间的关系时，我真的很兴奋，”巴克说。

“我们正在观察的曲线已经存在了几十年，并且已经被观察了数千次（包括我自己），但我们发现的关系（指出时很容易看出）在此之前几乎是隐藏的。”

以前的研究，他说》中的观点认为，冰河时代开始的时间更加随机。他的团队的工作表明，它是确定性的，这意味着我们现在有一个工具，可以让我们预测未来冰河时代何时会发生。

地球的倾角目前正在下降到最小值，它将在 11,000 年左右达到;根据该团队的计算，下一个冰河时代将在此之前开始。

巴克说，这对于了解当前人类活动的长期未来影响至关重要。

“根据 IPCC 的最新报告，人类已经开始通过排放温室气体来改变气候的进程，使其偏离其自然轨迹，”他解释说。

“这意味着我们现在做出的决定将对遥远的未来产生影响。目前，预计未来气候变化是相对于现代（或前工业化）条件来衡量的。

“但我们相信，要充分理解未来变化的真正规模，需要将这些变化与不受人类影响的假设未来可能发生的情况进行比较。因此，我们希望对未来的自然气候变化做出更好的预测，以量化未来几千年人类可能产生的影响。

该团队的研究已发表在科学.

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