大约3400万年前，地球在进入渐新世的过程中经历了巨大的转变——从一个几乎没有冰的温暖温室世界转变为一个以不断扩大的极地冰盖为标志的凉爽冰室气候。在此期间，南极洲、澳大利亚和南美洲之间的海洋通道变宽和加深。与此同时，南极绕极流（ACC）开始形成，南极冰盖开始形成。

大气二氧化碳₂当时的浓度约为 600 ppm。此后，这一水平就再也没有达到过，尽管未来的一些气候情景表明，到本世纪末，这一水平可能会被超越。 “为了预测未来可能出现的气候，有必要通过模拟和数据来回顾过去，以了解我们的地球在变暖和二氧化碳含量增加的情况下的情况。₂-比今天更丰富的气候状态，”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、该研究的主要作者 Hanna Knahl 说道，该研究现已发表在美国国家科学院院刊(美国国家科学院院刊）。 “但是要小心，过去的气候当然不能以 1:1 的方式预测到未来。我们的研究表明，处于‘婴儿期’的环极洋流对气候的影响与今天完全发展的 ACC 的影响非常不同。”

重建南极绕极流的诞生

为了了解 ACC 是如何形成的，Knahl 和她的团队根据大约 3350 万年前的地球地理进行了详细的气候模拟，当时澳大利亚和南美洲距离南极洲更近。研究人员将这些模拟与来自南极冰盖的模型结合起来2024年科学学习，将其与海洋、大气和陆地系统联系起来，以追踪洋流的演变。

然后将建模结果与同一时期的地质重建进行比较，使团队能够测试他们的模拟与现实世界证据的匹配程度。

风和大陆变化的关键作用

结果凸显了塔斯曼门户（南极洲和澳大利亚之间的海道）的重要性。 “已经有迹象表明，塔斯曼门户的风在ACC的形成过程中发挥了重要作用。我们的模拟可以清楚地证实这一点：只有当澳大利亚远离南极洲并且强烈的西风直接吹过塔斯曼门户时，洋流才能充分发展，”Knahl解释道。

研究还表明，南大洋在早期阶段看起来非常不同。尽管海洋通道已经开放，但洋流尚未形成连续的环路。相反，大西洋和印度地区出现强劲的流量，而太平洋地区则保持相对平静。

高级模拟揭示新见解

将气候和冰盖模型耦合仍然是一种相对较新且复杂的方法，但它使科学家能够更真实地捕捉地球系统不同部分之间的相互作用。在这项工作中，AWI 古气候动力学和海洋地质学部门的研究人员与国际合作伙伴合作，包括澳大利亚南极科学卓越中心和惠灵顿南极研究中心。

“有了这个美国国家科学院院刊在这项研究中，我们首次展示了对过去的气候进行这些耦合且相对高分辨率的模型模拟是多么有帮助和重要。尽管它们的要求非常高，但它们为冰、大气、陆地表面和海洋的相互作用提供了新颖的见解，”该研究的合著者、AWI 古气候模型教授 Gerrit Lohmann 博士解释道。

为什么南极洋流对当今的气候很重要

通过重建 ACC 的形成，研究人员能够展示全球海洋环流在地球过去是如何重组的。这种转变对地球的气候系统产生了重大影响。 AWI地球科学家Johann Klages博士表示：“这种理解至关重要，因为ACC的形成强烈推动了海洋对碳的吸收。地球大气中温室气体浓度的减少因此有可能引发所谓的新生代冰河时代的凉爽气候，这种气候一直持续到今天，极地冰盖永久被冰覆盖，暖期和冷期交替。因此，这一新知识将帮助我们更可靠地解释南大洋环流的近期变化。可靠。”

这些发现提供了关于洋流、大气条件和大陆移动如何共同重塑地球气候的更清晰的图景，为理解未来的变化提供了宝贵的背景。