曼恩研究小组的科学家向前和向后推动了一个气候模型，发现上新世至更新世冰川发展中存在显著的路径依赖性。

气候模型界对过去三百万年的冰期和间冰期循环尤其感到烦恼，在此期间北半球在大面积冰盖出现和消失的时期之间交替出现。

大约 125 万年前到 75 万年前，即更新世时期，冰川周期发生了变化，称为中更新世过渡期 (MPT)。在此期间，冰川/间冰期周期从每 41,000 年发生一次变为每 100,000 年发生一次，周期的幅度和不对称性都有所增加。科学家们正在努力了解这些变化发生的原因，因为日照强迫(地球从太阳接收的能量变化)本身并不能解释这种变化。

冰川演化的路径依赖

现在，宾夕法尼亚大学艺术与科学学院曼恩研究小组和波茨坦气候影响研究所的科学家发现，上新世至更新世冰川的演化存在强烈的路径依赖性，也称为滞后行为。这意味着冰川的演化不仅受二氧化碳水平和太阳辐射等因素的影响，还受到先前事件的制约。

他们表明，要形成 MPT，需要风化层(阻止大型冰盖生长的沉积物)和火山喷发(火山喷发将二氧化碳释放到大气中)的逐渐减少。他们的研究结果于 6 月 17 日发表在《美国国家科学院院刊》上。

“我们在这项研究中发现，在火山气体释放量相同的情况下，模型计算出的大气 CO2 浓度不同。这表明碳循环并不是线性的，而是取决于其初始状态，”第一作者、曼恩研究小组的博士后研究员 Judit Carrillo 说道。

气候科学家迈克尔·曼恩 (Michael E. Mann) 表示，这些结果表明采取行动阻止目前的冰盖崩塌还为时不晚。

研究人员解释说，该模型可以确定火山喷发的二氧化碳的去向。卡里略说，这可以帮助科学家更好地预测人类造成的温室气体排放的影响。

这项研究使用了中等复杂程度的 CLIMBER-2 地球系统模型，其中包括大气、海洋、冰盖和碳循环组成部分。曼恩解释说，这种模型允许研究人员进行数百万年的模拟，而这在最复杂和最详细的模型中是不可能的。波茨坦研究所的 Matteo Willeit 是该论文的合著者，他领导了一项2019 年的研究，使用该模型重现了上新世-更新世冰川/间冰期循环的主要特征。

在这项新研究中，研究人员在 2019 年论文的基础上，在过去 300 万年的时间里向前和向后推动模型，测试不同的风化层配置以评估它们对 MPT 的影响。结果表明，风化层消耗和二氧化碳水平降低是产生 10 万年锯齿形循环的必要条件，但二氧化碳比风化层消耗的速度更能决定 MPT 的开始。

“我们发现这种演化依赖于路径，具体来说，随着时间的推移是不可逆转的，”作者总结道。“在以现代前工业化条件为起点，通过时间逆转的地球轨道和构造强迫将模型推回到过去的实验中，晚新世和早更新世温暖、相对无冰的条件并没有被重现。”