2021年11月22日，中国科学院新生代地质与环境重点实验室于刘东生先生诞辰104年举行第四期“刘东生讲座”，邀请国际第四纪研究联合会（INQUA） Shackleton奖获得者比利时新鲁汶大学尹秋珍副教授做题为“轨道驱动在间冰期引起的气候突变及对未来的启示”讲座。两百多名师生参与了此次线上讲座。讲座由新生代地质与环境重点实验室副主任杨石岭副主任主持。
尹秋珍首先借刘东生讲座这次机会回顾了自己与刘东生先生的交往，并对导师郭正堂院士以及地质与地球物理研究所的相关老师对自己在所里读博期间的教导、关心与帮助表达了感谢。接着尹秋珍给大家较为详细地介绍了一些有关古气候的天文轨道理论的相关知识。随后她重点详细地介绍了其最近发表在Science期刊上的关于“轨道驱动在间冰期引起的气候突变及对未来的启示”的工作。
该工作针对的科学问题是：是什么因素导致了间冰期的气候突变？太阳辐射是地球气候系统最重要的外部驱动力之一，对区域和全球气候变化均发挥着至关重要的作用。然而，由地球轨道因素引起的地表所接收的太阳辐射的变化非常缓慢（轨道尺度，万年到十万年级别），使得太阳辐射的影响在气候突变研究中常被忽视。尹秋珍通过对过去80万年以来11个间冰期阶段的气候瞬变模拟，发现在每个间冰期即将结束的时候，缓慢变化的太阳辐射都可以在全球范围内引起快速的气候突变事件。具体表现为，当北半球夏季太阳辐射降低到一个临界值时，大西洋经向翻转环流（AMOC）短时间内突然剧烈减弱，随之发生大幅度的振荡（图1）。AMOC的这种变化在北半球引起大范围快速降温事件，同时在不同地区的降雨和植被中也引起快速的波动。他们的研究揭示，这种太阳辐射引起的快速降温事件在北半球高纬度地区短时间内形成大量的积雪，有可能是造成间冰期温暖气候结束、寒冷冰期开始的一个重要因素。这一通过气候模拟获得的间冰期后期突然变冷事件包括它们发生的时间，也得到了格陵兰冰芯记录、伊比利亚边缘海浮游有孔虫壳体δ18O以及其他高分辨率记录的进一步证实。
图1 以末次间冰期为例显示的太阳辐射引起的AMOC和温度的变化。（A）四个纬度（55˚N、65˚N、75˚N和85˚N）夏半年平均太阳辐射的平均值，夏半年平均太阳辐射是由北半球夏半年总的太阳辐射除以其时间长度所得到；（B）大西洋径向翻转流（AMOC）强度；（C）北大西洋年均海表面温度（SST）；（D）为（B）中“B”和“A”点的年均SST差异；（E）为（B）中“B”和“A”点年均表面气温差异。
尹秋珍认为导致间冰期末期AMOC突然减弱的原因是北半球高纬度夏季太阳辐射。具体过程是，随着太阳辐射的逐渐降低，北极海冰范围逐渐扩张。当太阳辐射降低到一个临界值时，海冰开始覆盖拉布拉多海的对流中心，导致其对流突然关闭，引起AMOC的突然减弱。同时在北欧海北部，海冰与海洋内部温度的相互作用使得那里的对流产生了百年尺度的高振幅振荡，从而引起了AMOC的大幅度振荡。只有当太阳辐射重新升高到一定程度，使得拉布拉多海和北欧海北部不再被海冰覆盖，这种AMOC的大幅振荡才会停止。
最后，尹秋珍就该研究工作对未来气候变化给予了启示。她认为与过去80万年的间冰期相比，我们目前所处的间冰期非常特别，在很长的一段时间内太阳辐射都太高，不足以达到临界值，临界值只出现在5万年后（图2），与Berger and Loutre (2002)通过冰盖模拟得出我们目前所处的间冰期超长、下一个冰期在5万年后才可能出现的结论是一致的。
图2过去80万年至未来10万年太阳辐射的临界值变化。红色和蓝色曲线是平均夏半年太阳辐射（定义见图1）。灰色阴影是钻孔U1385底栖有孔虫δ18O曲线展示的冰期-间冰期旋回。两条水平虚线分别是太阳辐射的最高和最低临界值（358.2和352.1Wm-2）。黄点表示间冰期末期AMOC突然减弱的时间点。
在提问环节，尹秋珍与多名老师、同学就气候突变的机制、间冰期的持续时间、南北半球的相互作用、低纬驱动在全球气候变化中的作用等展开了热烈和愉快的交流讨论。
讲座结束后，杨石岭为尹秋珍颁发了“刘东生讲座”证书。
