冰期與間冰期之間的轉(zhuǎn)換機(jī)制

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1、第六章第三節(jié)冰期與間冰期之間的轉(zhuǎn)換機(jī)制一、冰蓋與海水反饋（氣溫對(duì)水固液態(tài)轉(zhuǎn)換的影響）北半球冰蓋隨冰期—間冰期的轉(zhuǎn)換而發(fā)生大幅度的往復(fù)進(jìn)退，但冰雪積累冰蓋擴(kuò)展的過(guò)程十分緩慢，冰雪融化、冰蓋退縮的過(guò)程卻十分迅速，成不對(duì)稱(chēng)變化的特點(diǎn)，這一過(guò)程既是對(duì)全球溫度變化的響應(yīng)，同時(shí)也對(duì)全球溫度變化起到強(qiáng)烈的正反饋?zhàn)饔谩夂蜃兝鋵?dǎo)致高緯度地區(qū)冰蓋的積累與擴(kuò)展，而陸地冰蓋與海冰的擴(kuò)大進(jìn)一步促進(jìn)了變冷；當(dāng)氣候變暖時(shí)，冰蓋退縮，也存在同樣的正反饋過(guò)程。與冰蓋的擴(kuò)張與收縮相關(guān)聯(lián)的是全球海平面的升降。全球海平面的升降1、間冰期到冰期的轉(zhuǎn)換在從間冰期向冰期轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，氣溫下降，大量的水分被從海洋

2、轉(zhuǎn)移到冰蓋中固定下來(lái)，導(dǎo)致全球海平面隨著冰蓋的強(qiáng)烈擴(kuò)張而發(fā)生大幅度下降。由于冰期大洋縮小，海面蒸發(fā)減弱，導(dǎo)致全球降溫減少，氣候變干，陸地冰蓋因缺少水分供應(yīng)而不會(huì)無(wú)限制增大，使冰蓋—反射率反饋不至于無(wú)限制增加。全球海平面上升2、冰期到間冰期的轉(zhuǎn)換當(dāng)從冰期到間冰期的過(guò)程開(kāi)始后，氣溫升高，大量的水分從冰蓋中返還到大洋中，導(dǎo)致海平面上升。1）融冰機(jī)制一：海平面上升會(huì)托起擱淺在陸架上的冰蓋，使他們破碎并隨海流向外海流動(dòng)。這一過(guò)程的一個(gè)重要后果是，原先由淺海海冰支撐的位于陸地高處的冰體開(kāi)始流動(dòng)，內(nèi)陸冰穹上大量的冰流可能會(huì)因此而開(kāi)始快速移動(dòng)，快速流動(dòng)的冰流會(huì)把內(nèi)陸的冰體送到海邊，隨著

3、內(nèi)陸部分冰蓋冰體的流失，會(huì)使冰蓋變薄，這種冰蓋消退過(guò)程通常被稱(chēng)為“下削”。這種機(jī)制的意義在于，冰蓋作用的增強(qiáng)不是靠大氣的增溫使冰體融化，而是靠崩裂的海冰隨海流飄走之后由海水的熱量使冰融化。類(lèi)似的過(guò)程也發(fā)生在陸地上冰蓋邊緣的冰水湖泊中。2）融冰的另一反饋機(jī)制：是使水汽減少，早期的融冰使大量淡水進(jìn)入大西洋，如果這些淡水在咸水之上形成一個(gè)淡水層，寒冷的淡水限制了咸水的蒸發(fā)，并且使海水的范圍擴(kuò)大（淡水的冰點(diǎn)為0攝氏度，海水的冰點(diǎn)為-1.9攝氏度），減少向陸地上冰蓋供給水汽，促使冰蓋進(jìn)一步瓦解。二、大氣溫室氣體的反饋與氣溶膠反饋南極冰芯記錄顯示，溫室氣體C02與CH4，呈現(xiàn)與溫度

4、變化相同的趨勢(shì)。這種強(qiáng)相關(guān)暗示著存在著大氣通過(guò)溫室氣體的變化影響溫度的反饋?zhàn)饔茫沟米兝浠蜃兣某潭燃哟?。在增暖事件中，C02的變化與溫度的變化幾乎是同步的，但落后于日射變化。在變冷事件中，溫度變化落后于日射變化，而C02的變化又落后于溫度的變化。1）co2含量變化與全球溫度變化大氣co2含量變化部分是由與全球溫度有關(guān)的生物的反饋?zhàn)饔谜{(diào)控的。大氣co2變化可能主要是海洋的“生物泵”作用所產(chǎn)生的一種效應(yīng)。在冰期的寒冷時(shí)期內(nèi)，海洋表面冷卻增強(qiáng)，使得作為海洋表層生物生活空間的海洋混合層的深度增大，混合層的深度愈大，意味著有更多的浮游生物生長(zhǎng)，因此有更多的碳被固定到深海沉積之中

5、，相應(yīng)的海洋表層從大氣中獲得更多的co2，導(dǎo)致大氣co2的減少。相反，當(dāng)冰期結(jié)束，全球溫度開(kāi)始升高以后，生物泵作用減弱，大氣中的co2含量開(kāi)始增加。此外，冰期大洋溫度降低可使海洋溶解co2的能力增大，也導(dǎo)致大氣中Co2的減少。在冰期的冷干環(huán)境下，陸地上干旱草原環(huán)境的擴(kuò)張，強(qiáng)烈的黃土堆積，均可使陸地上土壤和沉積物固定碳酸鹽的能力增大，導(dǎo)致大氣中co2的減少。無(wú)論何種原因造成的大氣中co2減少，都會(huì)進(jìn)一步加劇氣候變冷的過(guò)程。海洋生物泵南極沃斯托克站冰層研究檢測(cè)出過(guò)去450000年中二氧化碳、溫度和塵埃變化情況。2）CH4含量變化與全球變化陸地上的沼澤濕地是自然界中CH4排放

6、的主要源地，冰期CH4減少可能與冰蓋擴(kuò)展、海面下降、氣候變干所CH4的變化可能主要是全球氣候變化的結(jié)果，但其正反饋?zhàn)饔檬沟藐P(guān)系復(fù)雜化。3）大氣水汽含量與全球氣溫變化冰期海面寒冷向大氣輸送的水汽含量減少，大氣重視其含量減少，減弱了水汽作為溫室氣體的功能，其正反饋同樣加劇氣候變冷。但水汽減少使得天空云量減少，能增加入射的太陽(yáng)輻射，對(duì)變冷起負(fù)反饋?zhàn)饔?。海陸間水汽循環(huán)大氣水汽阻擋太陽(yáng)輻射進(jìn)入地面4）大氣粉塵濃度與全球溫度變化冰期降水減少，風(fēng)速增大，經(jīng)向環(huán)流增強(qiáng)，，淺海大量出露為大陸，陸地植被覆蓋降低，有大量的塵埃由陸地吹向海洋，甚至到達(dá)南極中部，冰芯中粉塵濃度在冰期時(shí)增大，冰期

7、最盛期冰芯中的粉塵濃度是冰后期的70倍。氣溶膠粒子在大氣中的載荷增大具有正反饋效應(yīng)，能將太陽(yáng)輻射反射回太空，從而加劇地面冷卻，使冰期加劇。間冰期時(shí)情況相反。強(qiáng)沙塵暴席卷城市三、大洋傳送帶的變化大氣水汽傳輸與海洋鹽分傳輸之間存在密切的關(guān)系。。當(dāng)水分從一個(gè)大的流域盆地輸出到另一個(gè)流域時(shí)，鹽分仍留在原來(lái)的流域盆地。以此方式產(chǎn)生的鹽分累計(jì)必定由全球海洋范圍內(nèi)的高鹽度水體與地鹽度水體的相互交換所抵消。由于鹽分增加海水的密度，所以水汽運(yùn)移的變化不僅導(dǎo)致大洋環(huán)流速度的改變，而且可導(dǎo)致大洋環(huán)流形態(tài)的改變。因此，大氣與海洋以這樣的非線性方式緊密連接在一起，