深时和突发性气候事件

地质历史上的极端冷暖状态以及冰层和沉积物中记录的突变，揭示了气候变化的迅速程度。

Definition

深时气候指的是地球遥远地质历史中主要的冷暖状态，而突发性气候事件是指气候系统在数年至数百年间发生的重大重组，其速度远超轨道周期。

Scope

本主题涵盖了深层地质历史时期的气候及其间断的突发事件。它探讨了数百万年间暖室（hothouse）和冷室（icehouse）状态的交替，如古新世-始新世热最大期（Paleocene-Eocene Thermal Maximum）等超热事件，以及末次冰期千年尺度的突变，包括丹斯加-厄施格事件（Dansgaard-Oeschger events）和新仙女木事件（Younger Dryas），以及被认为驱动这些快速变化的海洋环流和反馈机制。

Core questions

• 是什么导致地球在暖室和冰室状态之间交替？
• 像古新世-始新世热最大期（PETM）这样的超热事件，其速度和规模如何？
• 哪些机制产生了千年尺度的突变？
• 这些事件对阈值和临界点意味着什么？

Key theories

碳循环对深时气候的控制

在数百万年间，构造活动、风化作用和火山活动调节着大气二氧化碳，驱动着暖室和冷室状态之间的缓慢转变。

海洋环流阈值与突变

由淡水输入触发的大西洋翻转环流的快速重组，可以在数十年内使区域气候在不同状态之间转换，这解释了冰期突发事件。

Mechanisms

在最长的时间尺度上，火山碳释放与硅酸盐风化移除之间的平衡决定了大气二氧化碳含量，从而决定了地球处于温暖还是冰川状态。在此之上叠加着突发事件：大量、快速的碳注入会产生超热事件，而淡水注入北大西洋则可能导致翻转环流（overturning circulation）停止或重新启动，从而在数年至数十年内改变区域气候模式，这些变化记录在冰层和沉积物中。

Clinical relevance

超热事件可作为快速碳释放后果的自然类比，而突变记录表明气候系统可以跨越阈值，其变化速度远超渐进的轨道周期。

History

20世纪80年代和90年代格陵兰冰芯揭示，末次冰期被突发的丹斯加-厄施格暖期（Dansgaard-Oeschger warmings）所打断，推翻了气候只逐渐变化的假设；与此同时，深海记录描绘了过去六千五百万年间漫长的暖室-冰室趋势以及古新世-始新世热最大期等事件。

Debates

古新世-始新世热最大期（PETM）中碳的来源和速率

驱动古新世-始新世热最大期（Paleocene-Eocene Thermal Maximum）的碳的来源、总量和释放速率存在争议，这与它如何与当前排放量进行比较直接相关。

Key figures

• Richard Alley
• Wallace Broecker
• James Zachos
• Thomas Stocker

Seminal works

• zachos2001
• alley2000

Frequently asked questions

气候自然变化的速度有多快？

冰芯显示，在过去的突发事件中，区域气候在数十年内发生了几度的变化，远快于冰期的缓慢节奏。

什么是古新世-始新世热最大期？

这是一次约5600万年前的快速全球变暖事件，由大量碳释放驱动，常被研究作为当前排放的自然类比。