全球海洋的变暖模式。一千万年的古气候数据（单个站点）与达到平衡态的气候模拟（a）以及工业革命以来的160年观测（b）相对比（研究团队供图）

当前全球变暖的空间分布模式直接影响区域气候和气候敏感性，但不同气候模式对未来变暖格局的预测存在显著差异。如何确定哪些模式更准确地捕捉了地球变暖的本质特征？中国科学院广州地球化学研究所与国际合作团队在《AGU前沿》（AGU Advances）发表的突破性研究显示，通过分析过去1000万年海洋温度记录，可以提取长期海洋变暖模式，为评估气候模式预测能力和理解未来气候演化提供关键约束。

回溯千万年，寻找变暖"指纹"

研究团队采用创新的回归分析技术，剔除时间维度影响，从全球17个海洋钻探站位的古温度数据中提取出相对于西太平洋暖池的海表温度变化放大因子。"西太平洋暖池是地球上最大最暖的表层水体，其温度变化与全球平均地表温度在长时间尺度上具有强耦合关系，"项目负责人张一歌研究员解释，"通过分析其他地区相对于暖池的变暖幅度，我们可以重建出'去时间化'的空间变暖格局。"

这种方法揭示了一个独特的古海洋变暖模式：大部分海洋区域的变暖幅度都超过西太平洋暖池，且高纬度地区的放大效应明显强于中纬度地区，为极地或高纬度放大现象提供了地质证据。

模式评估，优选气候预测工具

通过将古海洋变暖格局与LongRunMIP项目中9个气候模式的千年尺度平衡态模拟结果对比，研究团队发现CESM、CCSM3、HadGEM2、MPIESM11和MPIESM12等模式（A组）能够较好地重现古海洋变暖特征，而其他模式则存在显著偏差。

"A组模式在高纬度地区显示出更强的变暖放大效应，这主要源于更有效的正反馈机制，"第一作者刘小庆博士说，"包括地表反照率反馈、水汽反馈和云反馈等，这些模式更好地捕捉了地球气候系统的根本物理过程。"

现代观测与未来展望的桥梁

对比分析显示，过去160年观测到的海洋变暖放大因子显著低于千万年地质记录。这种差异反映了现代变暖模式受到海洋热吸收影响的瞬态特征，而古海洋模式则代表了气候系统的平衡态响应。

研究预测，随着气候系统趋向平衡，未来海洋变暖格局将逐渐演化为类似古海洋的模式，特别是北大西洋和南大洋地区将出现比目前预测更强的变暖。基于千年尺度模拟的"模式效应"估算显示，平衡态下的承诺变暖（committed warming）可能比此前基于150年模拟的估计高14-59%。

地球系统的长期气候记忆

该研究揭示了地质时间尺度气候变化的重要规律：虽然达到平衡态需要数千年时间，但地球系统最终可能接近地质历史中观察到的变暖模式。"这为我们理解气候系统的长期演化提供了全新视角，"合作者Matthew Huber教授评价，"古气候数据不仅是过去的记录，更是未来的镜鉴。"

现实意义与科学价值

这项研究为气候模式评估提供了基于地质证据的新标准，有助于筛选出更可靠的气候预测工具，提高对区域气候变化的预测精度。同时，研究强调了考虑长期气候演化的重要性，为政策制定和适应规划提供了更全面的科学基础。

据悉，该研究得到了中国科学院、中科院广州地球化学研究所启动基金和美国国家科学基金会的支持。研究团队将继续在如何让深时古气候变得更加“有用”方面深入挖掘。

相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2025AV001719。该文章被AGU选为研究亮点，并在Eos上配文予以报道：https://eos.org/research-spotlights/paleoclimate-patterns-offer-hints-about-future-warming