冰期终止期（即冰消期）是地球气候从寒冷冰期向温暖间冰期转变的时期，这一过程大致持续数千年至一万多年，其转换机制一直是全球变化研究的热点。在冰期理论中，65°N太阳辐射驱动、低纬驱动、粉尘驱动、千年事件节拍器驱动、南半球驱动等都是比较经典的冰期-间冰期转换机制。由于年代控制较准确、重建记录丰富等优势，相对于更早的冰消期而言，末次冰消期（Termination I，TI，距今约1.8万年至1.17万年）的内部过程与发生机理研究得较为透彻。倒二冰消期（Termination II，TII，距今约13.6至12.9万年）是距离末次冰消期最近的一次冰消期，但是受限于海洋、冰芯等地质载体记录的年代限制，其发生过程与机制尚不明确。
近日，气候系统预测与变化应对全国重点实验室南师大汪永进教授团队基于湖南石马洞4支石笋样品，重建了倒二冰消期期间精确铀系定年、高分辨率的氧同位素记录。通过TI和TII的相似型研究，揭示了倒二冰消期发生的关键机制，即CO₂的初始上升可能是该冰期终止的早期信号，这一发现为理解地球气候系统的突变机制提供了重要线索。相关成果发表于《Nature Communications》。
论文通过亚洲季风突变与全球大气甲烷的联系机制，把石马-三宝洞拼接记录与南极冰芯甲烷和CO2记录对比，证实这一时段冰芯时标的可靠性，进一步确定倒二冰期冰盛期期间CO2初始上升发生在139 ± 1 ka BP。同时，通过千年尺度北大西洋海表温变化、冰漂碎屑峰值与亚洲季风突变的关系，将海洋-冰芯记录通过石笋记录对齐。对比发现，TI和TII过程中，大气CO2主要上升幅度为80ppm。但是，TII之前的大气CO₂浓度变化与TI前的变化存在显著差异（图1）。TI之前大气CO2浓度变化基本稳定，而在TII之前的倒二冰期冰盛期（PGM，约13.9万年前），CO₂已开始缓慢上升（约15-20 ppm），且与北半球夏季太阳辐射增加同步，这一提前上升过程可能由冰盖崩塌和南半球粉尘通量减少等地球内部气候变率驱动。研究进一步指出，大气CO₂浓度的缓慢上升与太阳辐射增加共同为倒二冰消期的发生创造了“临界点”条件。这一发现支持了气候系统中的“临界点”理论，即微小的初始变化可能引发不可逆的气候突变。
图1. TI和TII冰消期前置条件的差异。图中从上到下分别为：65°N6月21日太阳辐射量；全球冰量LR04记录；南极冰芯大气CO2记录；北大西洋冰漂碎屑记录；淡水注入事件（MWP）；南极冰芯粉尘通量记录；中国洞穴石笋δ18O记录。
文章信息：Liang Yijia, Zhao Kan*, Wang Yongjin*, Chen Shitao, E. Huth Tyler, Zhao Bin, Wang Quan, Zhang Zhenqiu, Shao Qingfeng, Cheng Hai, Edwards R. Lawrence. Asian summer monsoon variability across Termination II and implications for ice age terminations. Nature Communications, 2025, 16: 5025.
https://doi.org/10.1038/s41467-025-60398-w
来源：“气候系统全重”公众号
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