太阳辐射是地球气候系统的主要热量来源，深刻影响地球气候。然而，在探索百万年级别的长期气候变化时，人们常常忽略外强迫（即地球入射太阳辐射量）的变化，主要由于地球轨道参数（偏心率、斜率和岁差）及其约束的地球入射太阳辐射量在第四纪以及更长时间尺度的地质历史似乎并无显著的长期变化趋势。但若从能量守恒的基本原理角度考虑，地球入射太阳辐射量的微小变化显然会扰动气候系统的能量平衡，对长期气候变化的贡献不容小觑。

为验证太阳辐射量与长期气候变化的潜在关系，中国科学院地球环境研究所金章东研究员课题组联合国内多个专家，聚焦第四纪的长期降温趋势，从能量守恒的角度入手，结合古海学记录和模式模拟，开展了深入探索。该研究首先汇编了全球海水表层温度（SST），重建了过去2 Ma（百万年）的SST距平堆叠（stack）曲线。结果显示在2-0.94 Ma，全球平均SST下降了约2.34°C。在此期间，平均大气CO₂仅下降约20 ppmv，已有研究也表明极地冰盖生长的正反馈过程（例如地表反照率增加等）也不足以驱动同期的长期降温，因此，显然需要有其他驱动机制来充分揭示第四纪的长期降温演变。

为了量化入射太阳辐射对气候的长期影响，该研究引入了一个新的指数——年平均太阳辐射量距平积分（IAMIA），它反映了在特定时间段内，年平均太阳辐射量（AMI）与其“正常”周期之间的累积偏移量。研究发现，IAMIA在935 ka（千年）发生了根本性转变，指示了太阳辐射量从之前的持续正异常转变为之后的持续负异常，这一转折与SST记录中观察到的“900-ka冷事件”相吻合。此外，2000-935 ka的IAMIA持续减小，与同期全球SST的降低一致。基于斯特藩-玻尔兹曼定律的理论计算以及模式模拟结果，支持了太阳辐射的持续微小变化可能通过海洋热含量（OHC）的累积效应，驱动第四纪的长期降温趋势，从而为两半球冰盖在第四纪快速生长提供了先决条件，也为中更新世气候转型（MPT）的发生提供了有利条件。

研究成果于近日以“The potential role of insolation in the long-term climate evolution since the early Pleistocene”为题在《Global and Planetary Changes》发表。中国科学院地球环境研究所马小林博士为该研究第一作者和通讯作者，合作者还包括同济大学党皓文教授、田军教授和金晓波副教授，自然资源部第二海洋研究所马文涛研究员等。该研究由国家自然科学基金（42030403, 42176094），重点研发基金（2023YFF0803903），黄土与第四纪地质国家重点实验室培育基金（SKLLQGPY2002）支持。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104526

图1 过去2 Ma的气候对比

图2 全球SST数据汇编

图3 该研究提出的年平均太阳辐射量距平积分（IAMIA）

图4 分段IAMIA和SST