古气候学

通过对地质和历史时期气候的研究，利用自然档案重建，揭示了在仪器出现之前气候如何以及为何发生变化。

Definition

古气候学是利用气候的自然记录器（称为替代指标）来重建仪器测量之前时期的状况，从而对过去气候及其成因进行科学研究。

Scope

该领域涵盖了从深层地质历史、冰河时期到过去一千年的气候重建和解释。它涉及记录过去状况的自然档案和替代指标，如冰芯、海洋和湖泊沉积物、树木年轮、珊瑚和洞穴沉积物；冰川周期的轨道节律；突发性气候转变；以及古气候证据如何限制气候敏感性并将当前变化置于长期背景中。

Sub-topics

• 气候代用指标与档案
• 深时和突发性气候事件
• 米兰科维奇循环与冰期循环

Core questions

• 如何从自然档案中重建过去的气候？
• 是什么促成了反复出现的冰河时代？
• 过去的气候变化有多突然？
• 遥远的过去揭示了关于气候敏感性和当前状况的什么信息？

Key theories

基于替代指标的重建

自然档案的物理、化学和生物特性以校准的方式响应气候，因此测量它们可以定量重建过去的温度、降水和大气成分。

冰河时代的轨道节律

地球轨道缓慢的变化改变了阳光的季节和纬度分布，在数万年间控制着冰盖的生长和消融。

Mechanisms

自然档案逐层积累，锁定化学和生物信号，如同位素比率、捕获气体、生长带宽度和微体化石组合，这些信号随气候变化而变化。通过对这些档案进行年代测定，并根据现代观测校准替代指标，古气候学家重建了过去的温度、冰量和温室气体浓度，并将这些变化与轨道强迫、火山和太阳变化以及内部反馈联系起来。

Clinical relevance

古气候记录揭示了自然气候变异的全部范围，为气候敏感性提供了独立的限制，并表明在近期地质历史背景下，当前的温室气体浓度和变化速率是不寻常的。

Evidence & guidelines

IPCC第六次评估报告利用古气候证据来限定气候敏感性，表明近期的全球温度和二氧化碳水平在数十万至数百万年间是异常的，并为未来变化的预测提供信息。

History

十九世纪对过去冰河时代的认识开启了对过去气候的研究，米兰科维奇在二十世纪早期量化了轨道理论，二十世纪中期深海岩芯和冰芯同位素分析的出现将古气候学转变为一门定量科学。

Debates

冰川终结的驱动因素

轨道强迫、温室气体、海洋环流和冰盖反馈如何结合起来结束冰河时代，以及哪个因素占主导地位，仍然是一个活跃的问题。

Key figures

• Raymond Bradley
• Milutin Milankovitch
• Wallace Broecker
• Nicholas Shackleton

Seminal works

• bradley2015
• cronin2010

Frequently asked questions

科学家如何了解温度计出现之前的气候？

他们阅读冰芯、树木年轮和沉积物等自然档案，这些档案中的化学和生物信号可作为过去温度、降雨量和大气成分的替代指标。

为什么遥远的过去对今天的气候很重要？

过去的气候显示了系统对温室气体和轨道强迫变化的敏感程度，为预测提供了独立的验证，并表明当前的变化是不寻常的。