生物行移动版

大约3400万年前，地球经历了从温暖的温室气候向凉爽的冰室气候的重大转变，标志性事件是极地冰盖的持续扩展。此时，南极洲、澳大利亚和南美洲之间的海洋通道逐渐加宽和加深，南极绕极流（ACC）开始形成，南极冰盖也逐步建立。

大气二氧化碳浓度与气候背景

当时大气中的二氧化碳浓度约为600 ppm，远高于现代水平，且此后未曾达到此高值。未来气候情景预测显示，本世纪末二氧化碳浓度可能再次达到甚至超过这一水平。亥姆霍兹极地和海洋研究中心（AWI）阿尔弗雷德韦格纳研究所的气候建模师、该研究主要作者Hanna Knahl指出：“为了预测未来气候变化趋势，我们需要回顾地球过去在高二氧化碳浓度和变暖条件下的气候状态，但必须注意过去的气候状态不能简单地1:1映射未来。我们的研究显示，处于初期阶段的环极洋流对气候的影响与现今成熟的ACC截然不同。”

南极绕极流的形成重建

Knahl及其团队基于约3350万年前的地理环境，开展了高分辨率的气候模拟，当时澳大利亚和南美洲距离南极洲更近。研究将模拟结果与南极冰盖模型结合，综合海洋、大气和陆地系统，追踪洋流的演变过程。随后，研究团队将模拟结果与同期地质证据进行对比，验证模型的准确性。

风力与大陆构造的关键作用

研究强调了塔斯曼门户（南极洲与澳大利亚之间海峡）的重要性。模拟结果证实，只有当澳大利亚远离南极洲且强劲的西风直接吹过塔斯曼门户时，ACC才能充分发展。早期南大洋的洋流结构与现今大不相同，尽管海洋通道已开放，洋流尚未形成完整环路，大西洋和印度洋区域流量强劲，而太平洋区域相对平静。

耦合模型带来的新见解

将气候模型与冰盖模型耦合是一项复杂且新兴的技术，能够更真实地捕捉地球系统各部分间的相互作用。AWI古气候动力学和海洋地质学部门与澳大利亚南极科学卓越中心及惠灵顿南极研究中心等国际团队合作，首次展示了高分辨率耦合模型在重建过去气候中的重要作用。AWI古气候模型教授Gerrit Lohmann博士表示：“尽管计算需求极高，这些模型为理解冰盖、大气、陆地和海洋的相互作用提供了创新视角。”

南极绕极流对现代气候的意义

通过重建ACC的形成过程，研究揭示了全球海洋环流如何在地质历史时期重组，这一转变对地球气候系统产生了深远影响。AWI地球科学家Johann Klages博士指出：“ACC的形成极大促进了海洋对大气中碳的吸收，导致温室气体浓度下降，触发了新生代冰河时代的凉爽气候，极地冰盖得以永久存在，暖期与冷期交替出现。理解这一过程对于解释当前南大洋环流变化及其对全球气候的影响至关重要。”

本研究为洋流、大气条件和大陆板块运动如何共同塑造地球气候提供了更清晰的科学图景，为未来气候变化的预测与应对提供了宝贵的理论基础。

文献参考：

Hanna S. Knahl, Johann P. Klages, Lars Ackermann, Katharina Hochmuth, Lu Niu, Nicholas R. Golledge, Gerrit Lohmann. Configuration of circum-Antarctic circulation at the last green- to icehouse climate transition. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026; 123 (15). DOI: 10.1073/pnas.2520064123