每周科技串讲丨古老冰芯，如何讲述远古地球气候演变的故事？

考古学家想了解古代文明时，会寻找文物来完成这个探寻。古气候学家也采用了类似的方法，他们通过研究珊瑚礁、挖掘海洋和湖底沉积物以及冰川和冰盖来寻找地球气候历史的线索。

就像被困在琥珀里的生物一样，地球早期气候的空气残留物，比如灰尘、气泡、海盐、火山灰和森林火灾产生的烟尘，也会被困在冰川中长达亿万年。对气候科学家来说，这些遗迹“讲述”了地球气候、大气几千年来是如何变化的。

冰芯是从冰川上钻取的圆柱状雪冰样品。取自冰川积累区的冰芯，包含着逐年积累的降雪和干、湿沉降物质，这些物质保存着其沉积时的气候环境信息。从冰川中获取的冰芯具有高分辨率、连续性强、保真性好等特点。

关于过去的气候，每一层冰都讲述了一层雪落下时地球的样子。冰层还包含了当时大气中的微粒，如尘埃、灰烬、花粉、微量元素和海盐等气溶胶。这些颗粒在数千年后仍留在冰中，为过去的全球事件提供了物理证据。此外，随着时间的推移，冰的压缩，大气中的微小气泡——包括二氧化碳和甲烷等温室气体——被压入冰中。

为了探求不同地质时期全球气候环境的变化，全球科学们对南北极冰芯开展了广泛的研究，并逐渐阐明了过去几十万年，南北极地区气候变化的特征。但这仅仅是针对两极地区的研究，中纬度地区的冰芯研究作为两极地区冰芯研究的“桥梁和纽带”也不应被忽视。被誉为“亚洲水塔”的青藏高原，是亚洲数条大江大河（如长江、黄河、雅鲁藏布江、印度河等）的水源地。青藏高原同时也是中纬度地区最广泛的冰川分布区，因此对该地区的冰芯研究工作就显得尤为重要。得益于天然的地域优势，我国科研人员在青藏高原地区开展的冰芯对气候环境记录的研究逐渐受到重视。中国科学院青藏高原研究所等单位共同开展的“青藏高原冰芯高分辨率气候环境记录研究”荣获2014年度国家自然科学奖二等奖。

该项目在监测青藏高原现代降水气候意义的基础上，开展了包括12根冰芯的古气候意义与环境变化重建工作，并研究了末次间冰期以来青藏高原气候环境变化及其与周边地区的关系。青藏高原在过去半个世纪以来变暖趋势明显，比同纬度地区升温幅度大，海拔依赖型变暖现象独特。研究人员通过研究青藏高原冰芯中多种代用指标与气候环境变化的关系，重建并分析了过去10多万年以来不同时间尺度的高分辨率气候环境记录，发现在全球变化影响下，青藏高原比其它地区更敏感、变化更剧烈、更具地区性差异。

直到19世纪中叶，人类才开始了全球范围内对温度和其它变量的观测，因记录时间尚短，所以仅依靠短期观测结果，无法做到全面客观了解和认识气候变化，因此同步进行历史时期和地质时期气候变化（即古气候变化）的研究非常有必要。冰芯是研究古气候特征的手段之一，为摸底气候长期变化的规律提供了综合视角。另一方面，也为预估未来气候变化、识别人类活动对气候的影响提供了极有价值的参考信息。

（文：科技导报社副编审 祝叶华 把关专家：中国科普研究所副研究员 邹贞）

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