地球气候系统在过去2.5亿年间经历了巨大的冷暖变化（图1）：潘基亚超大陆时期（∼250–200 Ma）的气候非常温暖，在250 Ma，全球平均地表温度（global mean surface temperature, GMST）高达25.5°C。随着潘基亚超大陆的裂解，侏罗纪中晚期（∼174–145 Ma）的GMST有所降低，在170 Ma，GMST为19.2°C。全球气候在白垩纪晚期（∼100–66 Ma）再次变暖，在80 Ma，GMST为24.3°C。自白垩纪晚期以来，全球气候整体呈逐渐变冷的趋势。

图1  2.5亿年以来的年平均GMST演变

注：黑色实线为本研究的模拟结果。黑色星号代表Scotese (2015)的重建结果。红色星号代表再分析资料NCEP-DOE Reanalysis 2在1979–2020年的平均GMST。灰色实线为根据新生代深海δ18O估计的GMST。橙色、红色、蓝色实心圆分别代表综合多种地质证据估计的晚古新世（the latest Paleocene, LP；∼57 Ma）、古新世-始新世极热事件（Paleocene–Eocene Thermal Maximum, PETM；∼56 Ma）、早始新世气候暖期（the early Eocene climate optimum, EECO；∼53.3–49.1 Ma）的GMST。

本研究使用基于能量平衡模型的诊断方法，量化了各因素对2.5亿年以来地表温度变化的影响和相对贡献（图2）。温室气体（主要是CO2）对2.5亿年以来的GMST变化最为显著，最大可达到12.2°C的增温。大陆面积和位置的变化通过改变地表反照率对地表温度也具有显著影响，最大为2.6°C。太阳辐射变强对GMST变化的贡献大致为线性的，约为1.5°C增温。海陆分布的变化对云量有重要影响，但云辐射效应的改变对地表温度变化的影响整体较弱，对GMST变化的贡献不超过±0.8°C。

图2  250–10 Ma年平均GMST相对于PI试验的变化以及各影响因素的贡献

注：红色、橙色、蓝色、灰色、绿色柱分别代表温室气体发射、地表反照率、太阳常数、云反照率、云发射率的贡献。

 本研究是在国家自然科学基金委基础科学中心项目“大陆演化与季风系统演变”（41888101）资助下开展的。

文章信息

Li, X., Hu, Y., Yang, J., Wei, M., Guo, J., Lan, J., et al. (2023). Climate variations in the past 250 million years and contributing factors. Paleoceanography and Paleoclimatology, 38, e2022PA004503. https://doi.org/10.1029/2022PA004503

论文链接：https://doi.org/10.1029/2022PA004503