末次盛冰期气候环境基本特征和数值模拟研究进展

张秋颖，万修全，2，刘泽栋，吴德星，2

（1.中国海洋大学 海洋与大气学院，山东 青岛 266100；2.中国海洋大学 物理海洋教育部重点实验室，山东 青岛 266100）

末次盛冰期气候环境基本特征和数值模拟研究进展

张秋颖1，万修全1，2，刘泽栋1，吴德星1，2

（1.中国海洋大学 海洋与大气学院，山东 青岛 266100；2.中国海洋大学 物理海洋教育部重点实验室，山东 青岛 266100）

末次盛冰期（LGM）是古气候学研究的热门时期之一，很多学者采用不同的研究方法探讨了该时期气候环境变量的特征和变化，尽管各自的侧重点有所不同，某些结论也尚不一致，但是目前初步形成了关于LGM时期的很多共识。针对近20年来不同学者利用重构数据和数值模式模拟等方法对LGM时期开展的研究工作，从物理海洋研究的角度和需求，对LGM时期的地形分布、大气辐射和CO2浓度、海冰和陆地冰川分布、海表面温度以及海洋环流等主要物理要素进行系统描述，总结了LGM时期气候环境的基本特征。结果发现LGM时期海洋表层温度降低，但存在着区域性的温度升高，深海海洋各大洋温度更趋于一致性，冰川受季节性影响较大，主要差别在于北半球，大西洋经向翻转流和南极绕极流的强度仍存在争议。随着LGM时期气候变化研究的深入，关于该时期气候环境基本特征的认识也会继续得以深化和完善，关于过去20年间LGM时期气候要素研究的综述也会对后续数据重构和数值模拟工作具有一定的参考作用。

LGM；海表面温度；大西洋经向翻转流；古气候模拟

末次盛冰期（Last Glacial Maximum；以下简称LGM时期）处在距今约23 000至19 000年以前（Kurahashi et al，2014；Mix et al，2001；Otto-Bliesner et al，2009），是研究古气候课题的最适合的时间之一。因为同其他时间相比，LGM的数据覆盖面积相对较好（Solomon et al，2007），且主要的边界条件比如陆地地形、轨道参数、大气CO2浓度等都是已知的，其他方面比如海平面高度、冰川面积以及冰川厚度等也都有了初步的了解（Mix et al，2001）。另外，LGM时期是距今最近的一次冰川极盛期，通过对它的深入研究和认识，可以对未来气候变化趋势以及人类该如何应对气候变化有一定的借鉴和参考价值。

为了重新构建LGM时期的海表面温度、冰川以及海平面高度，大量的国际间重大合作项目启动，比如CLIMAP（Climate Long-range Investigation，Mapping，And Prediction，1981）、EPILOG（Environment processes of the ice age：land，oceans，glaciers，1999）、GLAMAP2000（Global Atlantic Mapping and Prediction，2000）、MARGO（Multiproxy Approach for the Reconstruction of the Glacial Ocean surface，2009）。学者们通过各站点钻孔，利用动植物（浮游生物的有孔虫目、硅藻、鞭毛藻类、放射虫类的微化石构成）、有机地球化学（长链烯酮、浮游生物有孔虫贝壳上的镁和钙等）、微量元素（Sr/Ca、U/Ca等）、花粉、植物大化石、湖泊水面、地下水标志性气体以及沉积物δ18O等作为不同指标的替代物（Mix et al，2001；MARGO），推断出LGM时期地球表面温度以及降水、陆海冰范围等一些基本特征。全球冰川对气候的影响在这一时期被清晰的记录下来（Clark et al，1999），从而证明了冰对气候状态的主要作用（Mix et al，2001）。但由于生物干扰或不能完全排除其他影响因素等问题，不同方法所得到的推论都存在着一定的偏差甚至相反；而且，由于存在成岩溶解或珊瑚礁处于海面以上等客观因素，所得到的数据也存在不连续的问题；此外，由于使用不同定年的方法和模型，不同替代物测定的年代也会产生误差。

对于代表了全球气候状况与现在完全不同的LGM时期，数值模拟方法就成为了另一种研究和认知该时期的主要途径。人们利用数值模式不但可以根据LGM时期的强迫和边界条件模拟这一时期的地球气候基本特征，还可以通过改变不同条件从而找出影响LGM时期环境条件的主要因素。通过与地质证据相互对比，分析理解过去气候变化机制，能够更好地预估未来气候变化（张冉等，2013）。此外，模拟这一时期的气候状态也对数值模式发展和敏感性研究起到测试作用（Mix et al，2001；燕青等，2011）。利用海-气耦合模式模拟LGM时期大体分成两个阶段：第一阶段，由于采用的边界条件和强迫不同，模式结果也不同（Kitoh et al，2001；Hewitt et al，2003；Shin et al，2003a；Kim，2004；Peltier et al，2004；Weber et al，2007），因不同的强迫和边界条件导致了不同模式降温的敏感性，所以很难比较LGM时期的降温结果 （Otto-Bliesner et al，2009）；第二阶段，PMIP2（Paleoclimate Modelling Intercomparison Project PhaseⅡ；http：//pmip2.lsce.ipsl.fr）要求采用标准的边界条件和强迫从而使得LGM时期各模式结果之间可以进行对比（Braconnot et al，2006）。PMIP2规定的LGM时期边界和强迫条件主要包括：（1）使用LGM陆冰重构数据ICE-5G（Peltier，2004）；（2）对CO2、CH4和N2O进行修改；（3）增加由于海平面降低而露出的新陆地；（4）修改因地球轨道变化而改变的辐射值（Otto-Bliesner et al，2007）。与重构数据相同，不同数值模式模拟的LGM时期地球气候基本状态，即使应用了相同的强迫和边界条件，所得到的结论也存在差异。此外，PMIP3计划（Paleoclimate Modelling Intercomparison Project PhaseⅢ； http：//pmip3.lsce.ipsl.fr） 从2009年末也开始计划执行。PMIP3在保留PMIP2目标的基础上，修改了一些边界条件，比如陆冰重构数据是将ICE-6G v2.0、MOCA和ANU三种重构数据综合起来应用（Brady et al，2013），并在网站中提供了一些重构数据集以方便与模式数据相对比。PMIP3计划目前仍在讨论中，最近的一次会议将于2017年举行。

随着海气耦合模式的飞速发展，模式分辨率和复杂性都有所提高，加之LGM时期主要边界条件及部分环境状况已达成一致，虽然该时期的大部分气候特征仍存在着很多争议，但通过对重构替代物的综合考虑以及和各数值模拟结果的相互对比印证，LGM时期的气候状态继续细节化是可能和可行的。本文即是在这一思路指导下，从目前我国物理海洋学研究的角度出发，以过去20年间前人对LGM时期气候特征研究工作为基础，针对LGM时期海气耦合模式的开发需求，主要总结了LGM时期地形分布、大气基本状况（辐射、温室气体含量等）、海冰和陆地冰川分布、海洋温度和环流特征等基本要素情况，并尝试利用各种不同的重构方法和数值模拟的结果对LGM时期的基本气候环境特征进行推测与描述，以期更好地理解各气候变量与环境改变之间的关系与影响。在这里不会去专门讨论和关注不同重构方法的优缺点，也不讨论不同数值模式对LGM时期模拟的差异和优势，而是试图以LGM时期海洋数值模拟初学者的角度和需求，对LGM时期气候环境基本特征和数值模拟进展方面进行概述。虽然本文不可能全面涉及和总结目前所有的LGM时期的研究工作和结论，但是仍然相信本文对打算或者正在进行LGM时期海洋数值模拟的我国海洋科学工作者有一定的参考和借鉴意义。

1 LGM时期地形分布

地形与岸界分布是进行LGM时期海洋数值模拟首先要考虑的问题。LGM时期由于总体冰量达到最大值，所以海平面比现在低。海平面高度降低的具体数值从105 m（Peltier，1994）到120～130 m（Fleming et al，1998；Peltier，1998a，1998b）范围不等，甚至Yokoyama等（2000）提出降低了135 m。海平面高度降低导致了LGM时期出现了很多新大陆。根据ICE-5G（Peltier，2004）地形重构数据（图1）可以看出LGM时期海陆分布同现在的地形相比出现了几处显著性的变化：1）亚洲与北美洲的阿拉斯加相连，澳大利亚和新几内亚通过印尼群岛相连接，法国和大不列颠岛到斯瓦尔巴群岛所在的欧洲北冰洋沿岸相连接（Otto-Bliesner et al，2005）；2）几处重要的海洋水道如巴伦支海、白令海峡和哈德孙湾等都未打开，印尼贯穿流也未形成（Cuffey et al，1997）。

在大洋地形方面，考虑到水深对水团形成起到的重要作用，PMIP-2提出利用数值模式模拟LGM时期时，除了对相对浅的区域（如直布罗陀海峡，丹麦海峡等）水深降低约120 m外，在其它的海洋区域水深都采用现在的地形数据（Otto-Bliesner et al，2005）。

2 LGM时期大气基本状况

2.1大气辐射

米兰科维奇理论表明，冰期循环受到地球轨道变化的控制，北半球夏季辐射强度对北半球陆冰的量值起到主要作用（Milankovitch，1941）。LGM时期地球远日点出现在北半球夏季，而全新世早期（11 ka左右）地球远日点出现在北半球的冬季，这就导致了LGM时期北半球夏季时得到的太阳辐射小于全新世早期，使得北半球夏季辐射强度在LGM时期达到最小（Berger，1978），对应的陆冰也达到最大尺度（Clark et al，2009）。随后，北半球夏季辐射强度逐渐增强，进入了最后一次冰消期（He，2011）。

也有学者认为最重要的环境强迫不是日照改变，而是温室气体、气溶胶、冰、海平面高度和植被的巨大改变，影响着LGM时期的气候（Otto-Bliesner et al，2005；Jiang et al，2015）。在对流层放热强迫中，海冰占据总放热的一半以上（Hewitt et al，1997），剩下的大部分放热来自于温室气体（主要是CO2），而新增加的陆地以及辐射强度的改变所起到的作用就比较小 （Otto-Bliesner et al，2005；He，2011）。

2.2大气温室气体浓度

温室气体浓度对大气对流层的反射强度起到重要作用。模拟LGM时期温室气体的浓度主要是对CO2、CH4和N2O浓度的定义，而其中CO2扮演着最重要的角色。Otto-Bliesner等 （2005） 利用CCSM3模式在保证LGM时期和工业革命前（PI）时期的大气层顶太阳常数均为1 365 W/m2的条件下，得到两个时期因为温室气体浓度不同致使放热相应改变的结论（表1），CO2从PI时期的280 ppm下降到LGM时期的185 ppm，其产生的辐射强迫也相应的下降了2.22 W/m2，而CH4和N2O分别从760 ppb和270 ppb下降到350 ppb和200 ppb，对应的辐射强迫分别下降了0.28 W/m2和0.26 W/m2，从中可以看出CO2在辐射中扮演了最主要的角色。

表1 LGM和PI时期的温室气体浓度以及相对于PI的放热强迫估计（Otto-Bliesner et al，2005）

虽然人们普遍认为轨道强迫引起了10万年冰期循环，但是也有观点认为其影响是微小的，而大气中的 CO2对这一冰期循环起到了增强作用（Pisias et al，1984；Genthon et al，1987；He，2011）。另外，气候模式模拟表明冰期低浓度的CO2对海冰和热盐环流也存在影响（Eric Monnin et al，2002；Otto-Bliesner et al，2007）。

3 LGM时期陆冰及海冰分布

3.1陆冰

数值模式模拟LGM时期陆冰分布的数据来源于ICE-5G重构数据（Peltier，2004） （图2）。从图中可以看出，北美洲的陆冰基本覆盖了加拿大整个区域和美国的大部分地区，最南延伸到40°N附近，其中冰川厚度最大的区域叫劳伦太德冰盖，它扩展到美国中部引起了高压脊（Otto-Bliesner et al，2009）；南极洲的陆冰同现在相比向北延伸的更广，且南极陆冰厚度相比于PI时期更大一些。南大洋ODP1093站 （49°58.588′S，5°51.935′E） 通过δ18O信号研究测得LGM时期盐度过高而导致淡水收支的极度不平衡的现象（Adkins et al，2002），而导致该信号异常的一部分因素归结为南极陆冰（Toggweiller et al，1995），另一部分原因则可能是海冰形成和输出的增加（Keeling et al，2001）。另一点值得我们关注的是，图2中并没有显示亚洲地区陆冰的分布情况。关于青藏高原是否存在大范围冰盖的说法，学者们通过实测数据和模式模拟得到的结果仍存在着差异（如刘东升等，1999；姜大膀等，2002，2004；施雅风等，1997），目前为止仍没有最终定论。

3.2海冰

图2 ICE-5G陆冰厚度重构数据

学者利用有孔虫、硅藻和放射虫等来估计LGM时期海冰延伸的范围（Sarnthein et al，2003；Gersonde et al，2005）。北大西洋海冰范围在LGM时期比现在延伸更广，并且最新重构数据显示，季节性海冰的扩展范围比早期认知的扩展范围更大（Sarnthein et al，2003；de Vernal et al，2005），比如 GLAMAP2000和 MARGO数据 （MARGO Program Members 2009）均确定了夏季的北欧海（Nordic seas）是无冰冻的；南极洲东部温度下降了9±2℃（Stenni et al，2001），并在附近存在大量的季节性海冰迁移 （Gersonde et al，2005）。CLIMAP（1981）发现太平洋西北部上层海洋结构有很大的变化，鄂霍次克海有中层水形成或增加（Keigwin，1998），阿拉斯加湾的层化现象更明显（Zahn et al，1991） 且伴随着降温，de Vernal等（1997）认为这些现象与东北太平洋季节性海冰有关。

Otto-Bliesner等 （2005） 利用 CCSM3模拟LGM时期的海冰，得出结论：南半球海冰区域及雪的厚度均是是现在的2倍，北冰洋的海冰厚度在2、3月份达到6～7 m，湾流由于海冰的延伸有偏南的现象；因为北太平洋在LGM时期比现在温度高，所以冬季在45°N-60°N之间从堪察加半岛到180°E最大海冰密度比现在降低了30%；南半球海冰向北延伸至45°S，尤在印度洋区域有很大的季节性变化。

4 LGM时期温度分布

4.1表面温度

LGM时期地球表面温度的重构是探知地球气候基本状态的重要变量，也是重构LGM时期气候状态的各种方法中采用较多、较准确的一个变量。如前文所述，有很多国际性大型项目通过在各地钻孔而得到LGM时期地球表面温度的代用数据，并绘制成地图，但这些地图主要代表了季节性的表面温度，其中 MARGO计划 （MARGO Project Members，2009）估计是LGM时期海表面最完整综合的海表面温度数据集（图3），但是海表面盐度却不存在这种类似的数据集（Kurahashi et al，2014）。

通过对MARGO计划（MARGOProjectMembers，2009）的重构数据分析，得到以下结论：（1）经向和纬向温度梯度大：最强的降温（-10℃）发生在北大西洋中纬度地区，一直延伸到地中海西部（-6℃），这与CLIMAP（1981）所得结论一致；东部海洋降温程度高于西部海洋温度降温；非洲沿岸如今天的纳米比亚和南非的海岸上升区域降温比较明显；（2）热带区域降温：热带（15°S-15°N）地区平均降温（1.7±1）℃；大西洋热带地区降温程度总体上比太平洋和印度洋的大；太平洋西部暖池降温1℃～3℃（Argo观测数据表明太平洋西部暖池由29℃等温线包络（张春玲等，2014））；热带太平洋和印度洋东西区域温度差异同热带大西洋东西区域温度差异相比改变较小；（3）南大洋降温：南大洋降温2℃～6℃表明极地锋向北迁移；（4）局部区域升温：太平洋副热带气旋可能增暖1℃～2℃。

LGM时期其它重构数据表明北半球高纬度地区降温剧烈并伴有北部大部分树林面积减少现象（Bigelow et al，2003），格陵兰岛温度下降21±2℃（Dahl-Jensen et al，1998）。北太平洋地区适度降温，Ortiz等（1997）利用有孔虫和同位素方法推断加利福尼亚暖流LGM时期下降了4℃，但通过链烯酮和放射虫推断加利福尼亚暖流南部降温为2℃ （Herbert et al，1995；Sabin et al，1996）。ODP883站利用浮游生物有孔虫Mg/Ca证明白令海峡LGM时期降低0.6℃（Barker et al，2005）。在阿拉斯加湾的PAR87-A10站通过腰鞭毛虫囊密度分析得到在数月中海冰向外延伸至50%，且冬季海表面温度与现在相似（de Vernal et al，2005）。Jiang等（2015）提出，LGM时期大气降温最大的区域是在从孟加拉湾到太平洋中部的热带地区，而在较高纬度上没有很大的改变，这表明相对于较高纬度，大气热量对边界条件的改变在赤道地区响应更强。但值得注意的是，表面温度的重构仍存在着缺陷。一方面，不同重构方法在同一区域的重构数据会存在差别甚至矛盾，且替代物可能受到季节性影响；另一方面，南部海洋由于缺乏大量数据而使得重构受限（Mix et al，2001），MARGO计划（MARGO Project Members 2009）在北大西洋北部和热带海洋区域站点较多，而在太平洋亚热带地区观测点较少。

在海-气耦合模式方面，Otto-Bliesner等（2009） 在 PMIP2条件下对比了 6种模式（CCSM3、FGOALS、HadCM、IPSL、MIROC、EcBilt-CLIO）的热带海表面温度，所得数据虽然存在差异，但仍然得到了一些共同结论：热带平均降温在1.0℃～2.4℃之间，热带大西洋海表面温度比热带太平洋海表面温度低，但是海盆内部和海盆之间降温的差异性相比MARGO重构数据得到的差异较小 （Rosell-Mele et al，2004；Barker et al，2005；Barrows et al，2005；Chen et al，2005；Kucera et al，2005）；模式中未出现像钻孔数据中推测的降温大于6℃的地区。Liu等（2002）提出热带海洋表面降温是因为CO2浓度的降低，但这一初始的热带降温只占了最终总降温的一半，而其它降温原因则是与上层环流有关，尤其是受到南太平洋热盐和中层水通风的影响。

此外，巴布亚新几内亚的珊瑚记录表明ENSO已经存在130 000年了，虽然在LGM时期这些区域处于陆地状态，导致站点记录缺失，但是推测在冰期时期ENSO振幅减弱（Tudhope et al，2001）。有学者提出Nino-3.4区域（5°S-5°N，170°-120°W）月海表面温度异常的标准差代表了模式中ENSO活动的测量指标（Deser et al，2006），在LGM时期该测量指标每个月都在减小，尤其是在北部的秋冬季节（Otto-Bliesner et al，2005）。

图3 LGM时期与现在海表面温度的异常值

CCSM3模拟LGM时期得到该时期表面温度更冷且更干燥的结论：全球年平均表面温度是9.0℃，比工业革命前（PI）时期低了4.5℃，CCSM3模拟的全球降温比CSM1模拟全球降温低10%（Shin et al，2003b）；大气降水降低18%，年平均降水2.49 mm/day，比控制实验PI时期降低0.25 mm/day（Otto-Bliesner et al，2005）。

4.2海洋深层温度

随着技术的发展，人们不断探索着LGM时期海洋深层水温度。Adkins等（2002）通过对比ODP1063站 （33°41.181′N，57°36.903′W）、ODP981站 （55°28.632′N，14°39.048′W）、ODP1123站（41°47.160′S，171°29.940′W）和ODP1093站（49°58.588′S，5°51.935′E）2000 m以下深水温度，认为相比于现在大西洋、太平洋和南大洋深水水团温度存在一些差异，LGM时期的深水水团温度更趋于一致性：除了ODP1093站在4 584 m海水处水温是-2.2±0.5℃以外，其它站深海水温都在-1.2℃左右。他们通过对氯化物数据进行分析认为与PI时期深水密度层结主要由温度决定不同，LGM时期的深水密度层结是由盐度变量作为主导因素的，与Otto-Bliesner等（2005）的结论一致。这对于研究LGM时期深海大洋环流不同水团的运动有重要意义。

5 LGM时期两个重要环流概况

整体来说，LGM时期海洋环流分布与现在相差不多，有部分洋流因为海陆分布的不同而有所差异甚至消失，比如印尼贯穿流。其中，大西洋经向翻转流和南极绕极流由于它们对气候变化影响较为重要且通过模拟和重构数据学者得到的结论存在差异甚至相反，所以一直是人们关注的热点。

Liu等（2007）认为仅仅辐射和CO2的均匀强迫是很难引起格陵兰岛的千年尺度变化的，而主要通过海洋热输运和各种正反馈的海洋环流可以影响大气的变化。大西洋经向翻转流（AMOC）的变化可能是引起格陵兰岛冰芯记录的“气候过山车”现象的原因（Broecker et al，1985）；热盐环流对于热输运和碳循环有重要的作用（Otto-Bliesner et al， 2007）。

LGM时期AMOC强度的信息来源于古海洋的替代性变量（Fischeretal，1999）。在大西洋55°N-50°S打孔的ODP（Ocean Drilling Program）数据，根据测量δ18O的含量推算出LGM时期大西洋深层水比现在的更咸更冷；并推算得到盐度梯度，认为深层南大洋比北大西洋水盐度更大（Adkins et al，2002）。AMOC的强度和深度因不同的探测手段有不同的结论。有些学者认为LGM时期AMOC的强度比PI时期时更弱，影响深度更浅：他们通过底栖有孔虫δ13C（Curry et al，2005；Duplessy et al，1988）、Cd/Ca（Boyle，1992；Marchitto et al，2006）、Ba/Ca（Lea et al，1990） 以及 Zn/Ca（Marchitto et al，2002）等古营养物追踪法，得到北大西洋深层水 （NADW） 和南极底层水（AABW）的边界在LGM时期要浅一些的结论；Lynch-Stieglitz（1999a，1999b；2006）根据佛罗里达海流的地转输运利用δ18O提出AMOC减弱的结论；根据冰期时期的北大西洋中层水（GNAIW）占据了北大西洋约2 000～2 500 m处，得到AMOC强度比现在弱而使得AABM更远的侵入到北大西洋中的结论（Otto-Bliesner et al，2007）。也有些学者在LGM时期AMOC强度方面提出了质疑，他们认为LGM时期的AMOC强度是比PI时期强的，或者至少是与PI时期相匹敌的：他们认为被动的营养物质追踪法不能提供直接的深层水速率的信息（LeGrande et al，1995），而沉积物的231Pa/230Th却更直接地反映了深水对流的速度。LGM时期231Pa/230Th的分布表明GNAIW流到南部海洋的速率与现在相似甚至更高 （Yu et al，1996）；McManus等（2004）在百慕大海隆的钻孔中使用231Pa/230Th，表明AMOC在LGM时期至多减少30%～40%；测量海洋沉淀物晶粒大小的方法也支持 LGM时期 AMOC强度变强 （McCave et al，1995；Manighetti et al，1995；McCave etal，2006）；另外，由于LGM时期白令海峡是处于关闭状态的，使得太平洋的冰融水不能进入大西洋，这在理论上有利于解释AMOC在LGM时期强度比现在强的说法（Cuffey et al，1997）。

在数值模式方面，Otto-Bliesner等（2007）对比了4个耦合模式（CCSM3、HadCM、MIROC和ECBilt-CLIO）模拟的LGM时期AMOC的结果。4种模式均模拟出现在的AMOC最强处（500 m以下）流量是13.8～20.8 Sv，这在观测估计的18±3～5 Sv范围之内（Talley et al，2003）。在这一前提下，不同模式对于AMOC强度的模拟各不相同：CCSM3模拟AMOC强度减弱约20%（Otto-Bliesner et al，2005），HadCM基本不变，ECBilt和MIROC增强（约20%到40%）；在45°N处，AMOC深度也有变化：CCSM3模拟的LGM时期的AMOC影响深度比现在的AMOC浅，MIROC则在LGM时期加深到了整层模式，ECBilt的AMOC占据了整个30°S以北的整个大西洋，HadCM模式模拟的北大西洋深层水是最弱的。北大西洋南极底层水（AABW）在CCSM3和HadCM上增加，在MIROC减少，在ECBilt中消失。Otto-Bliesner等 （2007） 认为CCSM3高估了冬季格陵兰岛南部海冰的区域（CLIMAP Project Membership，1981；Sarnthein et al，2003），而MIROC模式低估了LGM时期海冰的范围却可能高估了NADW的强度，所以模式的结果表明GNAIW可能同现在的情况相差不多。

在南极绕极流（ACC）方面，对于LGM时期ACC的平均位置和强度也存在着争议。总体概括为：ACC的强度或位置的改变可能是增强的（Pudsey et al，1998；Dezileau et al，2000；Noble et al，2012）或者基本保持不变（Matsumoto et al，2001；McCave et al，2012）。在模式方面CCSM3和CSM1都得到在LGM时期ACC增强（Otto-Blienser et al，2005）的结论，一方面是因为南部海洋带状风应力增强，另一方面由于南极洲附近更多海冰形成使得AABW增强从而对ACC输运产生影响（Gent et al，2001）。现在已经基本确定的是，ACC的强度在很大程度上是由密度的不同而驱使的，而不仅仅是通过风来驱动的（Hogg，2010；Kohfeld et al，2013）。

6 总结

古气候的客观重现被认为是准确预测未来气候状况的重要前提，而LGM时期被认为是研究古气候较为理想的一个时期之一。这不仅是因为这一时期有相对较多的重构数据且分布较为广泛，有利于探知该时期的基本特征；更因为是在这一时期全球气候状况处于与现在完全不同的情况，有利于测试模式的敏感性并对模式进行评估改进和完善，从而达到更准确预测未来气候状况的目的。

受轨道参数的影响，太阳辐射在LGM时期处于最小值，这是造成该时期环境特征的最根本因素。而温室气体浓度降低、冰川覆盖范围增加、植被和新陆地的产生等现象对这一时期环境的改变起到了加强的作用。

对于LGM时期环境特征的推测主要通过重构数据和数值模式模拟两种方法进行。国际间大型合作项目已开展30多年，主要致力于重建LGM时期的海表面温度并绘制地图，这也使得人们对这一时期有了较为形象的认知。虽然由于该时期的海表面温度等变量是采用多种重构方法和替代数据构建，且考虑到数据的非连续性季节性变化以及生物扰动等客观因素的影响会导致部分区域相同的变量数值有偏差甚至相互矛盾，但重构数据仍然给人们指明了一个LGM时期各变量情况的大体方向，比如同现在环境特征相比海表面温度会有区域性的升温，而不是全球温度都在降温，且仅有少量区域降温幅度超过6℃；深海温度与现在相比，更趋于一致性；冰川的覆盖范围存在季节性变化，季节性海冰所占面积很大，有很多浮冰迁移，而不是全球大部分地区处于冰冻状态；AMOC的强度深度以及ACC的位置和强度仍处于争执阶段，并无确定性结果等。很多学者也致力于利用数值模式模拟LGM时期的环境状况。从早期的利用不同的边界条件通过大气模式模拟基本特征到PMIP2时期选择相同的强迫和边界条件通过海-气耦合模式模拟LGM时期环境特征，人们通过模式结论之间的对比与不断改进，力求达到模拟更为准确的LGM时期环境特征。随着技术的不断发展与完善，LGM时期气候特征的不确定性将渐渐降低，人类对于古气候的认知也会逐渐清晰与肯定。

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（本文编辑：袁泽轶）

A review of Last Glacial Maximum reconstruction：proxies and model simulations

ZHANG Qiu-ying1,WAN Xiu-quan1，2,LIU Ze-dong1,WU De-xing1，2

（1.College of Oceanic and Atmospheric Sciences,Ocean University of China,Qingdao 266100,China; 2.Key Laboratory of Physical Oceanography,Ocean University of China,Qingdao 266100,China）

The Last Glacial Maximum （LGM） is one of the most suitable time periods for paleoclimate researchers and different methods have been used to obtain the characteristics of environmental variables in that period.While many features and arguments on LGM period are still in dispute,some basic agreements have been reached through the progress of last 20 years.In this paper,many physical elements which stand for the basic characteristics of climate in LGM period,including the topography,radiance,atmosphere CO2concentration,land-sea mask,sea surface temperature （SST） and ocean circulation,have been described systematically by compiling the results of LGM reconstruction with new proxies and model simulations in past 20 years to provide a front-row seat for the paleoceanography study in China.We found that the global SSTs in LGM period were cooling overall,but a few warming signals occurred at some particular regions； deep ocean temperatures were relatively homogeneous;the glaciers had significant seasonal variation mainly in the Northern Hemisphere； the strength of the Atlantic MeridionalOverturning Circulation（AMOC） and the Antarctic Circumpolar Current（ACC） was still in dispute.Definitely,the knowledge about LGM period should be broadened and deepened with the further increasingresearch.This review may provide a valuable reference to the following researches about data reconstruction and model simulation in China.

LastGlacial Maximum;SST;AMOC;paleoclimate simulation

P47

A

1001-6932（2017）01-0001-11

10.11840/j.issn.1001-6392.2017.01.001

2015-09-17；

2015-12-16

国家自然科学基金（41276013；41576004）；山东省-基金委联合基金（U1406401）；教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-12-0502）。

张秋颖（1990-），女，硕士研究生，主要研究方向为大洋环流、古气候研究。电子邮箱：zhangqy90@yahoo.com。

万修全，副教授。电子邮箱：xqwan@ouc.edu.cn。