西兰西亚开关：了解冰河时期气候的缺失环节

在最后一个冰河时期从新西兰南阿尔卑斯山延伸出来的其中一个冰川的反复进退周期中构造的冰rain。大约18,000年前，由于持续的全球变暖事件终止了冰河时代，冰川迅速退缩，揭示了如今的普卡基湖（在最左边可见）所占据的冰川谷。新西兰最高的山Aoraki / Mt。厨师，在后台。

由大学领导的国际研究小组称，冰河时期气候变化的起源可能在南半球，在那里，西风系统，南大洋和热带太平洋之间的相互作用可以触发全球气温的快速，全球性变化。缅因州。

该机制被称为“西兰西亚开关”，与南半球西风带（地球上最强的风系统）以及西南太平洋的大陆平台及其对洋流的控制有关。西风的纬度变化会影响亚热带海洋环流的强度，进而影响行星“热力引擎”热带海洋水的能量释放。热带热量通过大气和海洋迅速扩散到两个半球的极地，成为地球的恒温器。

根据UMaine，哥伦比亚大学Lamont-Doherty地球观测站，亚利桑那大学和新西兰GNS Science的研究小组的发现，南半球气候动态可能是理解长期以来关于冰河时代问题的缺失环节。在第四纪科学评论中。

该期刊文章的第一作者UMaine Libra地质科学教授George Denton领导了重建南半球山区冰川历史的研究长达25个多世纪。在1980年代后期，他和哥伦比亚大学的地球化学家华莱士·布罗克（Wallace Broecker）指出，关于冰河时期的一个关键问题仍未解决-冰河时期气候与地球季节的长度和强度之间的轨道周期之间的联系。有证据表明，冰期的气候变化在两个极地半球都是同步的，从冰川期到冰川期全球气候条件都在迅速过渡。他们得出结论，现有理论无法充分考虑季节性，冰盖面积和区域气候的变化。

山区冰川对气候高度敏感，非常适合气候重建，它使用独特的冰ora沉积物来标记以前的冰川极限。在1990年代，Denton领导研究团队对南美洲和最近在新西兰南阿尔卑斯山的冰ora序列进行测绘和测年，与合著者，新西兰政府地质科学研究所GNS的地质学家兼地貌学家David Barrell科学。

随着2000年代中期mo的同位素同位素测年技术的发展，Denton与哥伦比亚大学的Joerg Schaefer合作，后者指导了Lamont-Doherty地球观测站的宇宙核素实验室。与CU-LDEO的同事和合著者Michael Kaplan，Schaefer，Denton和UMaine助理教授兼合著者Aaron Putnam一起，指导了UMaine的研究生领域和实验室项目（包括Putnam的博士学位）的工作。在南阿尔卑斯山开发了由气候引起的冰川变化的年代学，跨越了几万年。UMaine-CU合作的最新参与者是UMaine博士。学生和合著者彼得·斯特兰德（Peter Strand）。

UMaine，CU-LDEO和GNS Science的合作伙伴共同努力，创建和汇编了来自新西兰和南美的山地冰川年表，从而在上一个冰河时代期间和之后产生了冰川范围的综合年表。然后，研究小组将冰m测年与全球古气候数据进行了比较，以洞悉冰河时期的气候动态和千禧年规模的突发性气候事件。这些发现凸显了末次冰河时期高山冰川进退的总体全球同步性。

合著者，亚利桑那大学气候科学家Joellen Russell和托马斯·R·布朗杰出的综合科学主席对气候动力学有深刻的见解。在长期致力于对西风的气候调制进行建模之后，她评估了作为“南大洋模式比对项目”，“南大洋碳与气候观测与模拟”计划的一部分而进行的模拟。该模型表明，如冰川系统所监测的那样，南方风力系统的变化对全球热量收支产生了深远的影响。

“开关”的名字来自西兰西亚，西兰西亚是一个被淹没的大陆平台，约占澳大利亚面积的三分之一，其中新西兰的岛屿是最大的新兴地区。新西兰人对海流提出了物理上的障碍。当西风带更北时，来自热带太平洋的温暖海水向南流被引导到新西兰陆地的北部（冰川模式）。随着风带向南，温暖的海水延伸到新西兰的南部（冰间模式）。计算机模型表明，全球气候影响是由西风循环的纬度引起的。南部西风的南移使南太平洋和南部海洋的水循环活跃，并使全球大部分地区的表层海洋水变暖。

研究人员假设，地球轨道上的细微变化会影响南半球西风的行为，而这种行为是全球冰河时代周期的核心。这种观点与长期以来一直认为轨道影响北半球大陆冰盖范围调节冰河时期气候的观点根本不同。西兰西亚开关的假设增加了分量，即南半球的西风调节着海洋与大气之间的二氧化碳和热量的交换，从而对全球气候产生了进一步的影响。

研究人员说：“加上半球间的古气候记录和海洋-大气气候耦合的结果，这些发现表明，到上一个冰期已经结束了一个大的，快速的和全球性的结冰期，在该冰期中，南方源的变暖事件将半球联系在一起。” ，其工作由Comer家庭基金会，Quesada家庭基金会，国家科学基金会和新西兰政府资助。

最后一次冰川消融是一次全球变暖事件，通过刺激从毗邻的冰盖流入北大西洋的大量融水和冰山，导致北纬极端季节（冬季与夏季条件）。夏季变暖导致淡水涌入，导致北大西洋海冰泛滥，导致北部冬季非常寒冷，并加剧了热带辐合带和季风雨带的年度南移。尽管这给人们带来了两极之间的温度响应不同的印象，即所谓的“双极跷跷板”，但研究人员认为这是由于全球变暖或降温对区域间影响的对比所致。在最后一个冰期期间，连续出现了短暂的，突然的北方寒冷的冬季发作，这是由于Zealandia Switch机制的暂时性变化引起的。

在最后一个冰河时代结束时，南半球西风向南移动，伴随着从南大洋逐渐但持续释放的二氧化碳，这可能有助于将气候系统锁定在温暖的冰间期模式。

研究人员认为，向大气中引入化石二氧化碳可能会重新唤醒结束上一个冰河时代的动力，从而有可能将气候系统推向新的模式。

“南半球中纬度山区冰川冰rain的制图和测年使我们认为，南方西风的纬度和强度及其对热带/亚热带海洋的影响，特别是在印度洋-太平洋暖区范围内游泳池和塔斯曼海一直流向南大洋，这为通过西兰西亚转换机制推动冰川和冰川间气候模式在轨道尺度上的全球转换提供了解释。”研究小组写道。“在当今的变暖世界中，海洋-大气系统的这种行为可能起作用，它引入了一种明显的非线性机制来加速由于大气中CO2升高引起的全球变暖。

参考：“ The Zealandia Switch：乔治·H·登顿，亚伦·普特南，乔伦·罗素，戴维·贾·巴雷尔，乔尔格·舍费尔，迈克尔·R·卡普兰和彼得·D·斯特兰德，2021年3月12日，第四纪科学评论。
10.1016 / j.quascirev.2020.106771