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在探究南极冰盖（AISs）和南大洋对气候变化响应时存在诸多不确定性。研究人员分析南极海洋沉积记录碎屑丰度数据，结合多数据构建 AIS 行为模型。结果发现 “地轴倾斜扰动” 影响冰盖变化，这为理解冰盖演变和预测未来变化提供依据。
地球的气候一直在变化，南极冰盖作为全球气候系统的重要组成部分，其对气候变化的响应复杂而关键。在过去的研究中，人们虽然知道南极冰盖和南大洋对气候变化的响应存在，但这种响应充满了不确定性，非线性且难以预测。比如，我们不知道在全球气候变暖的大趋势下，南极冰盖到底会如何变化，是加速融化，还是会有其他复杂的反馈机制。而且，现有的古气候研究大多集中在第四纪和上新世，可未来几十年的预计变暖幅度可能会超过这些地质时期的最温暖气候，所以研究更早时期的气候状况就显得尤为重要。
在这样的背景下，研究人员迫切需要找到新的线索来解开南极冰盖变化的谜团。于是，他们将目光投向了早中新世（1600 万至 2000 万年前）这个特殊时期。当时的全球平均地表温度比现在高 3°C 至 4°C，大气二氧化碳（CO2）浓度预计超过 500ppm，与如今人类活动影响下逐渐变暖的气候有一定相似性，是研究气候与冰盖关系的绝佳样本。
为了深入了解这一时期天文强迫与南极冰冻圈之间的联系，来自多个研究机构（原文未明确提及具体研究机构）的研究人员开展了一系列研究。他们通过分析南极海洋沉积记录中的碎屑丰度数据，结合多种代理数据和冰盖近端地层记录，构建了南极冰盖行为模型，探究天文强迫、气候变化和南极冰盖行为之间的关系。
研究中用到了多种关键技术方法。首先是对沉积物碎屑丰度数据的分析，研究人员对国际大洋发现计划（IODP）374 航次的 U1521A 站点和南极钻探（ANDRILL 或 AND）2A 站点的沉积物进行处理，手动计数直径大于 2mm 的碎屑并分类，得到碎屑丰度数据。其次是天文年代学分析，运用 “TimeOpt” 统计优化方法，结合理论天文解确定最佳沉积速率，构建天文时间尺度，并通过蒙特卡罗模拟评估数据受天文强迫影响的可能性。此外，还使用了自动和手动调谐方法来确定年龄模型，如利用 “slideCor” 函数将浮动天文时间尺度与理论解进行匹配。
研究结果如下：
- IODP U1521A 站点的旋回地层学分析：对 U1521A 站点 380 - 565m 深度区间的碎屑丰度数据进行天文年代学分析，通过 TimeOpt 方法确定了最佳沉积速率为 60.12cm/kyr。频谱分析发现，最大频谱功率峰值与主地轴倾斜周期（40.3kyr）一致，还有其他峰值与不同的地轴倾斜和偏心率周期相关，且通过多种定年方法和调谐手段确定了该区间的年龄范围。
- AND - 2A 站点的旋回地层学分析：对 AND - 2A 站点 800 - 900m 深度区间的碎屑丰度数据进行分析，TimeOpt 方法确定最佳沉积速率为 20.76cm/kyr。频谱分析显示，功率谱峰值与长、短偏心率以及岁差、地轴倾斜周期相关。但该区间记录的短偏心率和岁差信号与外部强迫预期不符，可能是气候和冰冻圈的动态非线性响应导致。
综合研究结果，研究人员提出了 “地轴倾斜扰动” 机制。在早中新世，当南极主要被陆地冰盖覆盖时，AND - 2A 站点记录显示偏心率和岁差信号强，地轴倾斜贡献较小；而当冰盖扩展到大陆架形成海洋基冰盖时，IODP U1521A 站点记录显示更多频谱功率集中在地轴倾斜周期。在 240 万年的大周期中，地轴倾斜强迫及其方差在长周期节点时仍然显著。每约 240 万年，地轴倾斜导致的夏季日照最高，赤道 - 极地温度梯度最弱，使得海洋终止冰缘融化退缩。这一机制在 AND - 2A 站点 100m 富泥层有所体现。随着冰盖在海洋环境中的进退，沉积作用、海平面变化等因素相互影响，改变了冰盖对不同天文强迫的敏感性。
在讨论部分，研究人员指出，该研究为理解地球最大冰盖的过去和未来提供了新视角。结合之前研究可知，晚渐新世至中中新世，南极海洋基冰盖部分对斜度强迫特别敏感，当时大气 CO2浓度在 400 - 600ppm 之间，海冰范围有限。如今，地球的地轴倾斜强迫方差接近 240 万年最大值，这种温暖的天文条件可能会增强海洋驱动的冰盖边缘融化。因此，稳定或降低大气 CO2浓度对防止南极冰盖退化为早中新世的小型陆地基冰盖至关重要。
这项研究发表在《SCIENCE ADVANCES》上，其意义重大。它揭示了早中新世南极冰盖在天文周期影响下的变化规律，让我们对南极冰盖的演变历史有了更深入的认识。同时，为预测未来南极冰盖对气候变化的响应提供了重要依据，警示人们重视大气 CO2浓度的控制，以保护南极冰盖，维护全球气候系统的稳定。
