當冰延伸到海洋中時，南極洲的冰蓋對地球在其軸上的傾斜角度的反應最強烈，圖片來源：Shutterstock
隨著溫室氣體二氧化碳水平的上升和溫暖，南極洲的冰將變得更容易受到天文尺度上的周期的影響，特別是當我們的行星圍繞其軸旋轉時，它的傾斜。
新的研究發現，超過3000萬年的歷史，當冰層延伸到海洋中時，南極洲的冰蓋對地球在其軸線上的傾斜角度的反應最為強烈，與可以在其邊緣帶來溫水的水流相互作用並導致增加融化。如果人類沒有控制排放，那麼當二氧化碳水平與科學家預測的下個世紀類似時，傾斜的影響達到頂峰。
研究人員1月14日在「 自然地球科學 」雜誌上報告說，隨著二氧化碳水平超過百萬分之400，氣候將對地球的傾斜或傾斜變得更加敏感。
研究報告的共同作者，威斯康星大學麥迪遜分校的古氣候學家Stephen Meyers說： 「真正關鍵的是大氣中的二氧化碳含量。」
高二氧化碳和高傾角的情景對於覆蓋南極洲的英里厚的冰層尤其具有破壞性。
重建過去
邁爾斯說，在大約4萬年的時間裡，地球的軸線像搖椅一樣前後傾斜。目前這個傾斜度約為23.4度，但它可以低至22.1度或高達24.5度。
傾斜對於陽光照射地球的時間和地點很重要，因此可以影響氣候。
為了重建南極洲的冰對這種傾斜的反應歷史，邁耶斯和他的合作者使用了一些關於地球氣候過去的信息來源。其中一個來源是海底的碳酸鈣，被稱為底棲有孔蟲的單細胞生物遺留下來。這些生物體在自身周圍排泄碳酸鈣殼，鎖定了海洋和大氣化學的全球連續記錄。
來自南極洲右側的沉積物記錄提供了氣候歷史的另一個來源 - 研究共同作者和GNS科學的古氣候學家Richard Levy和紐西蘭惠靈頓維多利亞大學的專業。這些沉積物是從海底鑽出的長柱狀岩心，也記錄了過去。例如，冰川傾倒了泥土，沙子和礫石的獨特混合物。Meyers說，這些核心提供了冰蓋曾經在哪裡的非常詳細的圖片，但記錄中存在差距。
冰循環
根據兩個來源的數據，研究人員將3400萬至500萬年前的南極洲歷史拼湊在一起。在第一大冰蓋上形成南極3400萬年前，Levy說，與常年海冰只有3萬年前，當二氧化碳含量跌破400個百萬分率成為常態。
從大約3400萬年前到大約2500萬年前，二氧化碳含量非常高（600到800 ppm），而南極洲大部分的冰都是以陸地為基礎的，而不是與海洋接觸。研究人員發現，此時大陸的冰上升和退縮對地球的傾斜相對不敏感。在大約2450萬年到大約1400萬年前，大氣中的二氧化碳降至400至600ppm之間。冰蓋更頻繁地進入大海，但沒有太多漂浮的海冰。此時，行星對地球軸線的傾斜變得非常敏感。
在1300萬至500萬年前，二氧化碳水平再次下降，低至200 ppm。漂浮的海冰變得更加突出，冬季在開闊的海洋上形成一層地殼，夏季只變薄。對地球傾斜的敏感度下降。
大約1500萬年前，當大氣二氧化碳含量在400到600 ppms之間時，南極洲缺乏海冰（左圖）。今天，非洲大陸被海冰（右）所包圍，受到氣候變化的威脅。圖片來源：Richard Levy
Levy告訴Live Science，目前還不完全清楚為什麼這種對傾斜的敏感性會發生變化，但其原因似乎涉及冰與海洋之間的接觸。在高傾斜時，極區溫暖並且赤道和極之間的溫差變得不那麼極端。反過來，這又改變了風和潮流模式 - 這主要是由這種溫差驅動的 - 最終增加了溫暖的海水流入南極洲的邊緣。
當冰主要以陸地為基礎時，這種流動不會碰到冰。但是當冰蓋與海底接地時，與水流接觸，溫水的流動很重要。漂浮的海冰似乎阻擋了一些流動，減少了冰蓋融化的趨勢。但是當二氧化碳水平足夠高以至於漂浮的海冰融化時，沒有什麼可以阻止那些暖流。那時地球的傾斜似乎最重要，發生在2450萬到1400萬年前。
這段歷史給南極洲的未來帶來了麻煩。2016年，地球大氣中的二氧化碳水平永久地超過400 ppm。Levy說，在地球的地質歷史上，最後一次二氧化碳如此高，南極沒有全年的海冰。Levy說，如果排放繼續存在，海冰就會動搖，「我們將跳回到一個數百萬年不存在的世界。」
「南極洲脆弱的海洋冰蓋將感受到我們目前相對較高傾斜的影響，南極洲邊緣的海洋變暖將被放大，」他說。
周一（1月14日），另一組研究人員報告說，南極融化速度已經比幾十年前快了六倍。研究人員發現，該大陸在1979年至1990年間每年損失約40億噸冰。在2009年至2017年期間，平均每年損失252億噸冰。
Levy說，研究人員現在正在調查他們發現的三種廣泛模式中對地球傾斜敏感度的微小變化，但主要信息已經很明確。
「南極海冰顯然非常重要，」他說。「我們需要繼續努力，找出達到排放目標的方法。」
