摘要gydF4y2Ba
南半球的中纬度西风通过南大洋上升流在全球气候系统中发挥核心作用gydF4y2Ba1gydF4y2Ba与深海进行碳交换gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，厄加勒斯泄漏(将印度洋的水输送到大西洋)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba可能还有南极冰盖的稳定性gydF4y2Ba4gydF4y2Ba．据推测，南半球西风会发生经向转移gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba6gydF4y2Ba与此同时，热带辐合带的移动也得到了充分的证明gydF4y2Ba7gydF4y2Ba以应对Dansgaard-Oeschger (DO)事件——上一个冰河期北大西洋气候突变事件。向南极洲西部转移水汽路径gydF4y2Ba8gydF4y2Ba与这一观点一致，但可能代表了一种来自热带的太平洋遥相关模式gydF4y2Ba9gydF4y2Ba．南半球大气环流对DO循环的全面响应及其对南极温度的影响尚不清楚gydF4y2Ba10gydF4y2Ba．在这里，我们使用五个通过火山标记同步的冰芯来表明，南极温度对DO循环的响应可以理解为两种模式的叠加:一种是空间均匀的海洋“两极跷跷板”模式，它滞后于北半球气候约200年，另一种是空间异质性的大气模式，它与北半球的突变事件同步。大气模式的温度异常与当今南方环状模式变率相关的异常相似，而不是太平洋-南美模式。此外，氘过量记录表明，南半球西风在所有海洋盆地上的迁移与北半球气候相一致。我们的工作提供了一个简单的概念框架来理解由北半球气候突变所造成的南极周围的温度变化。我们提供了南半球西风突变的观测证据，这是以前记录的gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba对全球海洋环流和大气二氧化碳的影响。这些变化凸显了从全球角度(而非单纯从北大西洋角度)看待DO周期的必要性。gydF4y2Ba
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参考文献gydF4y2Ba
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确认gydF4y2Ba
这项工作由美国国家科学基金会(NSF)资助，通过拨款ANT-1643394(给C.B.和j.j.w)， ANT-1643355(给T.J.F.和E.J.S)和AGS-1502990(给F.H.);瑞士国家科学基金会通过资助200021_143436(给H.S.);CNRS/INSU/LEFE项目IceChrono和CO2Role(到F.P.);JSPS KAKENHI授予15H01731(给k.g.a。，H.M. and M.H.), 15KK0027 (to K.K.) and 26241011 (to K.K., S.F. and H.M.); MEXT KAKENHI grant 17H06320 (to K.K., H.M. and R.U.); the European Research Council under the European Community’s Seventh Framework Programme (FP7/2007–2013)/ERC grant agreement 610055 (to J.B.P.); and the NOAA Climate and Global Change Postdoctoral Fellowship programme, administered by the University Corporation for Atmospheric Research (F.H.). We acknowledge high-performance computing support from Yellowstone (ark:/85065/d7wd3xhc) provided by NCAR's Computational and Information Systems Laboratory, sponsored by the NSF. This research used resources of the Oak Ridge Leadership Computing Facility at the Oak Ridge National Laboratory, which is supported by the Office of Science of the US Department of Energy under contract number DE-AC05-00OR22725. This is TALDICE publication number 52.
审核人信息gydF4y2Ba
自然gydF4y2Ba感谢N. Abram, S. Davies和T. Stocker对本工作的同行评审所作的贡献。gydF4y2Ba
作者信息gydF4y2Ba
作者及隶属关系gydF4y2Ba
贡献gydF4y2Ba
数据分析:c.b.， M. Severi, M. Sigl和j.j.w;C.B.制稿;火山冰芯同步M. Sigl, M. Severi, c.b.， j.r.m.， f.p.， S.F.和T.J.F.;f.h.， J.B.P.和J.J.W.的GCM模拟和解释;B.R.M.和H.S.水分标记/示踪实验;kg - a冰芯水同位素分析。，K.K., H.M., M.H., R.U., B.S. and E.J.S.; all authors discussed the results and contributed towards improving the final manuscript.
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出版商的注意:gydF4y2Ba施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。gydF4y2Ba
扩展的数据图形和表格gydF4y2Ba
扩展数据图1南极冰芯的火山同步。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba， WD2014之间的年龄偏移gydF4y2Ba37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba(WDC)和AICC2012gydF4y2Ba36gydF4y2Ba(TAL, EDML, EDC)年龄量表，每个点代表一个火山结合点。黄色和蓝色三角形表示TAL-EDC和EMDL-EDC火山关系的时间gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba,分别。gydF4y2BabgydF4y2Ba，本研究中使用的冰芯之间的同步概述。灰色箭头表示以前发布的同步，彩色箭头表示此处执行的同步。南极洲内的同步完全基于火山链接;WDC和NGRIP(格陵兰)的同步是以大气CH为基础的gydF4y2Ba4gydF4y2Ba(绿色箭头)。gydF4y2Ba
图2火山同步引起的年龄不确定性。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba插值不确定度(1gydF4y2BaσgydF4y2Ba)的四个不同值gydF4y2BalgydF4y2Ba(两个相邻火山连接点之间的间距)，基于层计数WD2014年龄刻度gydF4y2Ba38gydF4y2Ba．gydF4y2BabgydF4y2Ba，四冰芯与WD2014年表同步时的插值不确定性。灰色竖线表示DO事件的时间。gydF4y2Ba
扩展数据图3 δgydF4y2Ba18gydF4y2BaO和gydF4y2BadgydF4y2BalngydF4y2Ba．gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba， NGRIP δ的堆栈gydF4y2Ba18gydF4y2BaO(蓝绿色;左轴)和WDC CHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba(绿色;右轴)DO升温期间。gydF4y2BabgydF4y2Ba，如gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，但用于DO冷却。gydF4y2BacgydF4y2Ba，南极δ层gydF4y2Ba18gydF4y2Ba在DO升温过程中，在指定位置(见关键字)放置O。gydF4y2BadgydF4y2Ba，如gydF4y2BacgydF4y2Ba，但用于DO冷却。gydF4y2BaegydF4y2Ba，南极的堆栈gydF4y2BadgydF4y2BalngydF4y2Ba在DO变暖期间的指定位置。gydF4y2BafgydF4y2Ba，如gydF4y2BaegydF4y2Ba，但用于DO冷却。同位素比率是VSMOW尺度。gydF4y2Ba
扩展数据图4大气响应的比例。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BafgydF4y2Ba，主要DO事件的堆栈比较(Heinrich事件之后的堆栈，即DO事件0、1、4、8、12和14;gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，gydF4y2BacgydF4y2Ba，gydF4y2BaegydF4y2Ba)和较小的DO事件(其余的;gydF4y2BabgydF4y2Ba，gydF4y2BadgydF4y2Ba，gydF4y2BafgydF4y2Ba)．gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，gydF4y2BabgydF4y2Ba， NGRIP δ堆叠gydF4y2Ba18gydF4y2BaO(左轴)和CHgydF4y2Ba4gydF4y2Ba(右轴)。gydF4y2BacgydF4y2Ba，gydF4y2BadgydF4y2Ba，南极δ堆gydF4y2Ba18gydF4y2Ba在指定地点。gydF4y2BaegydF4y2Ba，gydF4y2BafgydF4y2Ba，如gydF4y2BacgydF4y2Ba而且gydF4y2BadgydF4y2Ba，但减去了南极的平均值。gydF4y2BaggydF4y2Ba，单个事件的大气响应比例(编号)。NGRIP事件大小是通过将单个NGRIP事件回归到多事件NGRIP δ来确定的gydF4y2Ba18gydF4y2BaO堆栈归一化为单位方差(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．南极大气响应是通过单点单个事件对大气和海洋模式的多元线性回归得到的(图2)。gydF4y2Ba2 egydF4y2Ba)．所示为EDC、DF和EDML(大气响应最强的核心)响应的平均值(点)和标准差(误差条);EDML响应乘以−1，因为它在DF和EDC处的响应符号相反。红点和蓝点分别表示主要和次要DO事件。同位素比率是VSMOW尺度。gydF4y2Ba
扩展数据图5 δ中事件数量的减少gydF4y2Ba18gydF4y2BaO栈。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba， PC1，堆叠时gydF4y2BangydF4y2Ba= 2和gydF4y2BangydF4y2Ba= 8个随机选择的事件。粗线和阴影区域代表平均值和±1gydF4y2BaσgydF4y2Ba，分别从5万次运行中获得。垂直的黄色带表示突然DO事件发生后的200年gydF4y2BatgydF4y2Ba= 0。gydF4y2BabgydF4y2Ba，如gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，但PC2。gydF4y2BacgydF4y2Ba，当堆叠2或8个随机选择的事件时，由PC1和PC2解释的信号方差的分数。颜色编码如gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba而且gydF4y2BabgydF4y2Ba．gydF4y2Ba
扩展数据图6大气强迫变暖模式的稳健性。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba， PCA为窗口长度的函数，方差分数由PC1和PC2解释。gydF4y2BabgydF4y2Ba， 400年窗口长度的PC1与2000年窗口长度的PC2的比较，显示了大气响应的交叉(即从PC1到PC2)作为窗口长度的函数。gydF4y2BacgydF4y2Ba，南极PC1和PC2响应的滞后时间作为窗口长度的函数，使用BREAKFIT评估gydF4y2Ba55gydF4y2Ba和RAMPFITgydF4y2Ba56gydF4y2Ba例程(见gydF4y2Ba方法gydF4y2Ba对于套路的选择)。gydF4y2BadgydF4y2Ba， 400年窗长的EOF1，单位为δgydF4y2Ba18gydF4y2BaO(‰)。gydF4y2BaegydF4y2Ba， 2000年窗口长度的EOF2，单位为δgydF4y2Ba18gydF4y2BaO(‰)。gydF4y2BafgydF4y2Ba，线性拟合到δ的斜率gydF4y2Ba18gydF4y2BaO在间隔中堆叠gydF4y2BatgydF4y2Ba= 0到gydF4y2BatgydF4y2Ba= +200年，表示为这200年的变化(单位为‰)。同位素比率是VSMOW尺度。gydF4y2Ba
扩展数据图7南极气候对DO降温的响应。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba， NGRIP δ的堆栈gydF4y2Ba18gydF4y2BaO。gydF4y2BabgydF4y2Ba，南极δ层gydF4y2Ba18gydF4y2Ba在指定地点。gydF4y2BacgydF4y2Ba，如gydF4y2BabgydF4y2Ba，但减去了南极的平均值。gydF4y2BadgydF4y2Ba，南极δ的前两个主要成分gydF4y2Ba18gydF4y2BaO堆栈，并解释了方差的比例(为清晰起见，偏移量)。这些线显示BREAKFIT (PC1)和RAMPFIT (PC2)拟合。gydF4y2BaegydF4y2Ba，gydF4y2BafgydF4y2Ba中与PC1、PC2相关的经验正交函数EOF1、EOF2gydF4y2BadgydF4y2Ba，按比例以δ为单位表示大小gydF4y2Ba18gydF4y2BaO(‰)。同位素比率是VSMOW尺度。gydF4y2Ba
图8南极冰芯和SAM的水分来源。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba，感兴趣的5个冰芯南极水分来源的质量加权概率分布函数(5 × 10gydF4y2Ba−5gydF4y2Ba度gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba轮廓线;面积积分概率分布函数等于1)。分布由再分析数据计算gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba67gydF4y2Ba使用拉格朗日源诊断gydF4y2Ba21gydF4y2Ba，gydF4y2Ba66gydF4y2Ba(方法)。平行线以纬线15°为单位，子午线以经线45°为单位。gydF4y2BabgydF4y2Ba， SST(黑色)gydF4y2Ba69gydF4y2Ba相对湿度(RH;灰色)gydF4y2Ba70gydF4y2Ba作为纬度的函数。彩色曲线给出了负SAM相位的纬向源分布(实心曲线;SAM指数<0)和正SAM相位(虚线曲线;SAM索引>0)。实点和开点分别表示负SAM相位和正SAM相位时源分布的第一矩。我们注意到，在一个正的SAM阶段，所有核心位置的水分来源都靠近南极大陆。利用水标记实验获得了源分布数据gydF4y2Ba8gydF4y2Ba在CAM(方法)中。gydF4y2Ba
扩展数据图9纬向近地面风的sam样变率。gydF4y2Ba
一个gydF4y2Ba， era -中期再分析(1979-2016年年平均值)10米高度的纬向风速，回归到SAM指数(这里是20°S以南海平面压力变化的第一主成分)，以指数中的每标准偏差米每秒表示。gydF4y2BabgydF4y2Ba，如gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba，但对于CCSM3 TraCE模型模拟中的内部可变性gydF4y2Ba25gydF4y2Ba，gydF4y2Ba62gydF4y2Ba在淡水强迫海因里希平稳1 (19.5 kyrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba到19.01 kyrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba，年代际表示)。gydF4y2BacgydF4y2Ba，如gydF4y2Ba一个gydF4y2BaCCSM3 TraCE模式对北大西洋淡水强迫的响应(19.1 kyrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba到18.9 kyrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba，年代际平均值，其中淡水强迫为19 kyrgydF4y2Ba英国石油公司gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba
补充信息gydF4y2Ba
补充数据gydF4y2Ba
补充数据如表1-11所示。数据表中提供了完整的描述gydF4y2Ba
权利和权限gydF4y2Ba
关于本文gydF4y2Ba
引用本文gydF4y2Ba
Buizert, C.， Sigl, M.， Severi, M.。gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba突然的冰川期转变，来自南方的西风和来自北方的南极气候。gydF4y2Ba自然gydF4y2Ba563gydF4y2Ba， 681-685(2018)。https://doi.org/10.1038/s41586-018-0727-5gydF4y2Ba
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发表gydF4y2Ba：gydF4y2Ba
发行日期gydF4y2Ba：gydF4y2Ba
DOIgydF4y2Ba：gydF4y2Bahttps://doi.org/10.1038/s41586-018-0727-5gydF4y2Ba
关键字gydF4y2Ba
- 南半球西风gydF4y2Ba
- 北半球气候gydF4y2Ba
- 火山标记gydF4y2Ba
- 大西洋经向翻转环流(AMOC)gydF4y2Ba
- 大西洋经向翻转环流崩溃gydF4y2Ba
这篇文章被引用gydF4y2Ba
在Dansgaard-Oeschger 8期和Heinrich 4期冰期，亚洲季风强度与南极气候耦合gydF4y2Ba
通讯地球与环境gydF4y2Ba(2022)gydF4y2Ba
冰下沉积物记录了南极冰盖对更新世晚期千年气候周期的响应gydF4y2Ba
自然通讯gydF4y2Ba(2022)gydF4y2Ba
晚更新世间冰期期间威尔克斯冰下盆地冰盖对南大洋变暖的响应gydF4y2Ba
自然通讯gydF4y2Ba(2022)gydF4y2Ba
海因里希·斯塔迪尔2期间的大气-冰-海洋动力学耦合gydF4y2Ba
自然通讯gydF4y2Ba(2022)gydF4y2Ba
拉切尔火山喷发的精确日期与新仙女木同步gydF4y2Ba
自然gydF4y2Ba(2021)gydF4y2Ba
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