是什么导致二氧化碳峰值从大约40万年前开始上升?

Question

这个问题假设了这个(和类似的)图表的准确性。

图像来源．

从图像上看，CO₂在80万年前到48万年前结束的间冰期期间，其峰值约为260或265 PPM。从大约40万年前开始，CO₂PPM达到约280ppm，并在接下来的4个间冰期重复或超过了这个峰值。

我明白CO₂可以起到反馈作用，海洋变暖，二氧化碳减少₂被吸收，从而导致更高的CO₂但问题是否集中在CO上₂PPM或海洋温度，基本上是一样的。是什么原因导致较低的峰值温度和/或较低的海洋温度导致较低的CO峰值₂在那段时间的大气中。

北半球日照这解释不了。在CO的较低峰值期间，它经历了更剧烈的波动₂时期。

Answer 1

首先，这里什么都没有本身对一个棘手的问题回答“我们不知道”是错误的。这很可能就是其中之一。

你问的问题是由Imbrie和Imbrie在1980年。你注意到的问题(尽管米兰科维奇强迫较低，但间冰期非常强烈)现在被称为“第11阶段问题”，这似乎与我们在过去90万年中看到的从~41000年冰期周期到~100000年冰期周期的过渡密切相关。

为什么是“第11阶段”?这是对海洋同位素阶段概念的参考，如下所示。海洋同位素阶段是指相对于氧16的氧18丰度。由两个质子(氢)和一个氧原子组成的水比以氧原子为中心的稍微重一些的水更容易蒸发。这使得海洋沉积物中的氧18水平成为气候的一个很好的代理人。

_{来源:https://skepticalscience.com/print.php?n=1703}

在上图中可以看到三个关键的转变。大约在不到一百万年前，冰川周期开始从大约41000年开始转变到大约100000年。第二次转变发生在MIS 17之后，冰川转向更极端的位置。第三次转变，也就是你们注意到的，发生在MIS 12之后，间冰期变得更加极端。后一种转变是“第11阶段问题”的核心。

解释观测到的~100000年周期的关键问题是，100000年周期的米兰科维奇强迫相当低，而~41000年周期的米兰科维奇强迫非常强。第11阶段问题是10万个问题的核心，因为第12和第11阶段，标志着气候的巨大变化，发生在米兰科维奇强迫非常低的时候。第11阶段问题的一个无法解决的问题是，第11阶段的开始(或者可能是之前第12阶段的开始)代表100000年周期最终完全控制的时间。这本质上是由Berger & Wefer．

所以，从修辞上来说做了导致了从41000年到100000年的冰川周期的转变，为什么这个转变需要50万年才能完成?部分解释如下Abe-Ouchi等人。是在40万到100万年前发生了什么事导致了磁滞回线。冰并没有在41000年的周期中消失，而是积累到如此厚的水平，以至于所有的冰都没有在41000年的冰川期结束时融化。一旦发生这种情况，在两个41000年的周期中生存下来并不是什么大的跳跃。但那时冰层已经变得非常厚，只需要变暖带来的轻微压力，就能让冰层灾难性地融化。

这仍然属于“然后奇迹就发生了”的范畴。一个非常合理的假设已经获得了很大的支持(例如，Bintanja和Van de Wal这些巨大的冰盖最终将自上一个冰河时代(卡鲁)以来2亿多年来形成的风化层推向北方的海洋，或以巨大的冰川漂移堆向南方。

当前冰河期的初始冰期事件始于大约260万年前，部分原因是风化层是一种相当不错的冰润滑剂。这些相对较弱的冰川事件持续了接下来的160万年，间隔41000年。大部分的风化层在一百万年前就被推开了。虽然风化层很滑(变成冰)，但裸露的岩石一点也不滑。这种粘性使冰能够积聚到那些迟滞回线可以开始形成的程度，零星地。从纯米兰科维奇驱动的41000年周期过渡到米兰科维奇+滞后的100000年周期又花了50万年。

参考文献：

伊姆布里，约翰·z·伊姆布里．“模拟气候对轨道变化的响应。”科学207，不是。4434(1980): 943-953。

伯杰，W. H.和G.韦弗．“关于冰河期的动力学:第11阶段悖论，布伦内斯中期气候变化，和100天周期。”地球物理学报137(2003):41-60。

阿部大内、绫子、斋藤富之、河村健二、莫林·e·雷莫、大野俊一、高桥国雄和海因茨·布拉特．“日照驱动的10万年冰川旋回和冰盖体积的滞后。”自然500，没有。7461(2013): 190。

宾坦加，R.和R. S. W. Van de Wal．“北美冰盖动态和10万年冰川周期的开始。”《自然》454号，没有。7206(2008): 869。

Answer 2

芝加哥大学的Malte Jansen教授和他的团队发现，当南极洲周围的海冰增加时，它会切断海洋向空气中的二氧化碳供应，这可以解释二氧化碳含量低的原因。当海冰消退时，这可能解释了气温升高的原因。

你可能马上会想，正常的情况是二氧化碳从空气流向海洋，那么南极洲的情况为什么会有所不同呢?南大洋非常深且寒冷。较深的冷水比较暖的浅水含有更多的二氧化碳。在南极洲周围的地区，有来自深海的上升洋流，充满了二氧化碳。正常情况下，当这些洋流到达地表时，它们会将部分多余的二氧化碳输送到大气中，然后再潜回深海，在那里，热液喷口会取代二氧化碳。当地表被冰覆盖时，这种气体的输送就会停止，因此大气中的二氧化碳就会减少。相反，当海冰消退时，二氧化碳的输送又会恢复，而且速度可能会加快，因为当输送停止时，二氧化碳就会积聚起来。

这种机制可以解释或部分解释你图表上的高点和低点，但不排除可能还有其他机制在起作用。詹森教授确信，上述设想解释了冰河期，以及为什么它们并不总是与米兰科维奇旋回完全吻合。显然，不断扩大的冰盖增加的反照率是促使冰期到来的另一个因素。