研究揭示了地球軌道如何觸發冰河時代，未來 11,000 年將出現冰河時代

地球的歷史是氣候波動的過山車，相對溫暖讓位于冰凍的冰川期，然后再次上升到我們今天經歷的更溫和的氣候。

很難確定是什么觸發了這些冰河期，盡管一段時間以來，研究人員強烈懷疑這與地球繞太陽軌道的怪癖有關。

新的研究證明了過去的冰河時代與地球路徑的每一次擺動、傾斜和角度之間的精確關系，為預測全球氣候的未來波動提供了新的工具。

“軸向傾斜和軌道幾何形狀的微小變化與大陸冰蓋的盈虧之間的聯系代表了氣候科學中最古老的謎團之一，”英國卡迪夫大學的地球科學家斯蒂芬·巴克 （Stephen Barker） 向 ScienceAlert 解釋說。

“因此，它代表了我們對氣候系統理解的根本差距。如果我們希望能夠預測未來氣候可能如何變化，那么提高我們對地球動態氣候系統如何運作的認識至關重要。

地球繞太陽的軌道不完全對稱.它有一個有點橢圓形的形狀，稱為軌道偏心率，太陽在橢圓形中偏離中心，這意味著地球與太陽的距離全年都在變化。

那個橢圓在太空中的位置隨著每個軌道的變化而略有變化;我們稱之為眼眶進動.

最后，地球自轉軸的傾斜度，這個特性稱為傾角，隨著它繞太陽旋轉而變化。

一段時間以來，人們已經知道，我們星球與太陽關系的這些不同特性導致了氣候變暖和變冷的周期，地球軌道不同方面的周期性變化會影響日照的季節和地理分布.

統稱為Milankovitch 循環，這些周期性變化大約每 20,000、40,000、100,000 和 400,000 年發生一次，但梳理出地球軌道的哪些方面與氣候波動有關并非易事。

“地球氣候是一個由復雜過程組成的相互關聯的系統，所有這些過程共同作用以產生我們觀察到的變化，”巴克說。“在與冰川周期相關的時間尺度上對這些變化進行建模需要大量的處理能力，此外，過程本身很難獨立量化和建模。”

例如，有兩個非常緊密的周期;21,000 年的歲差，以及 20,500 年的斜度二次諧波。沒有人能夠在這兩個周期中的任何一個與冰河時代的結束之間建立明確的聯系。

此外，在過去的 800,000 年里，冰河時代已經每 100,000 年結束一次，科學家們一直無法找到這種循環的原因。

Barker 和他的同事首先研究了過去 800,000 年深海氧同位素比率的變化，這些變化保存在稱為有孔蟲.這些變化可用于繪制大陸冰或冰蓋體積的變化圖，這是研究地球過去冰期的關鍵指標。

利用這些信息，研究人員創建了一張詳細的冰川周期圖，他們根據該圖表比較了地球軌道的兩種特性——歲差和傾斜度。一個驚人的模式出現了。冰期和間冰期之間過渡的關鍵階段與歲差和傾斜之間的特定關系相匹配。

冰川消融——冰河時代的結束——似乎與歲差和傾斜之間的關系密切相關;但僅憑傾斜度才導致了冰河時代的開始。

研究人員說，這解釋了 100,000 年的周期。它就在那里，隱藏在眾目睽睽之下。

“當我看到軌道相位與這些眾所周知的轉變中的氣候曲線形狀之間的關系時，我真的很興奮，”巴克說。

“我們正在觀察的曲線已經存在了幾十年，并且已經被觀察了數千次（包括我自己），但我們發現的關系（指出時很容易看出）在此之前幾乎是隱藏的。”

以前的研究，他說》中的觀點認為，冰河時代開始的時間更加隨機。他的團隊的工作表明，它是確定性的，這意味著我們現在有一個工具，可以讓我們預測未來冰河時代何時會發生。

地球的傾角目前正在下降到最小值，它將在 11,000 年左右達到;根據該團隊的計算，下一個冰河時代將在此之前開始。

巴克說，這對于了解當前人類活動的長期未來影響至關重要。

“根據 IPCC 的最新報告，人類已經開始通過排放溫室氣體來改變氣候的進程，使其偏離其自然軌跡，”他解釋說。

“這意味著我們現在做出的決定將對遙遠的未來產生影響。目前，預計未來氣候變化是相對于現代（或前工業化）條件來衡量的。

“但我們相信，要充分理解未來變化的真正規模，需要將這些變化與不受人類影響的假設未來可能發生的情況進行比較。因此，我們希望對未來的自然氣候變化做出更好的預測，以量化未來幾千年人類可能產生的影響。

該團隊的研究已發表在科學.

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