在未来温室气候场景下，极端千年尺度气候事件是否还会发生？一项来自白垩纪温室气候时期的研究给出答案 |《自然-通讯》论文

本文作者：张治锋，中国地质大学（北京）

研究人员发现，即使在没有极地冰盖的温室气候时期，地球气候仍可能发生剧烈的千年尺度变化，而背后的关键驱动力来自地球轨道的缓慢“摆动”。

该研究（Precession-induced millennial climate cycles in greenhouse Cretaceous）发表在《自然-通讯》上。

研究背景

在电影《后天》中呈现了一幅由气候突变引起的全球性灾难场景：全球气温在极短时间内骤降，暴风雪席卷北半球，海水倒灌肆掠纽约街头，自由女神像被冰雪吞没。这样的末日景象并非完全出自虚构，其灵感源于距今约 1.2 万年前的新仙女木千年尺度气候事件。类似的快速气候变化在末次冰期多次出现，长期被认为与冰川崩塌或扩张有关。然而，越来越多的地质记录表明，在两极无冰川发育的“温室”阶段，气候同样高度不稳定，难以用冰川动力学解释。在持续人为增温背景下，地球很可能迈向这样的“温室”状态。

研究发现

来自中国地质大学（北京）王成善院士领导的研究团队，联合比利时和奥地利科学家，以 83 百万年前的白垩纪（图1）为研究对象，当时大气二氧化碳浓度达到 1000 ppm，地球处于典型的温室状态。通过分析中国松辽盆地的深部钻探岩心，研究人员发现，当时气候在湿润和干旱之间反复切换，变化频繁且有规律，约每 5 千年发生一次。

图1 地球绕太阳运行轨道产生的赤道辐射造成 5 千年的 ¼ 岁差周期

驱动这种高频气候变化的是地球自转轴一种极其缓慢却持续存在的“摆动”，科学家称之为“岁差”运动。在地球赤道地区，地表所接收的太阳辐射强度主要受地球岁差参数调制，并且辐射值在春分和秋分达到最大，而在夏至和冬至达到最小，这导致季节间辐射差值在 1 年内出现 4 次极大值。赤道地区独特的辐射特征使得地球气候在一个岁差周期内对太阳辐射产生四次响应，从而产生约 5 千年的 ¼ 岁差周期。

未来预测

由于地球轨道参数在未来数十亿年内基本稳定，这项研究揭示的轨道岁差与千年尺度气候变化之间的紧密联系，意味着在未来全球变暖背景下，类似的高频气候波动仍有可能再次出现，而且可能比以往认为的更具可预测性。

维也纳大学古气候学家 Michael Wagreich 教授指出：“晚白垩世的大气二氧化碳浓度接近 1000 ppm，与本世纪末的预测值相当，这使得该时期成为理解未来气候的重要类比对象。”

通讯作者：Yongjian Huang（中国地质大学（北京））、Tiantian Wang（中国地质大学（北京））

第一作者：Zhifeng Zhang（中国地质大学（北京））

DOI：10.1038/s41467-025-66219-4

发表日期：2025年11月27日

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