在漫长的时间长河中，南极洲海岸线上凝固的冰体如同沉默的见证者，记录着地球气候的千年变迁。一支由意大利国家研究委员会极地科学研究所（CNR-ISP）领导、德国波恩大学参与的国际研究团队，近日开发出一项创新性研究方法，通过分析南极沉积岩芯，成功重建了过去约3700年南极大陆边缘冰层的变化历史。研究发现，这些冰层的消长与太阳活动的自然周期密切相关，为理解南极气候系统的自然波动提供了关键线索。相关成果已发表于《自然·通讯》（Nature Communications）期刊。
固定在海岸的冰：南极生态与气候的关键角色
在寒冷的海域，海水冻结形成各类冰体。其中，浮冰可随洋流自由漂移，而在某些条件下，冰体会与海岸或浅滩固结，形成“陆缘冰”。这种冰不像浮冰那样自由移动，而是紧密附着于陆地边缘，如同冷冻过的酒杯壁上的冰霜，不仅起到维持低温的作用，也影响着周围环境的动态平衡。
研究团队将目光聚焦于南极海岸带的陆缘冰。即使在终年严寒的南极，陆缘冰也并非一成不变：气候温暖时，它可能破裂、变薄乃至消融；寒冷时期则重新扩展、增厚。这类冰体不仅调节着南极沿岸的生物地球化学循环，也为许多南极生物（如企鹅）提供了栖息与繁殖场所，甚至在某些地区充当着天然的飞机起降平台。因此，重建陆缘冰的历史变化，对理解整个南极冰冻圈的自然演变机制具有重要意义。
新技术揭示千年冰史
由于对南极内陆湖泊的卫星观测仅有短短数十年，科学家一直难以获取更长时间尺度的冰情记录。为此，团队转向沉积岩芯这一“自然档案馆”。他们在罗斯海北部的埃迪斯托河床（Edisto Bank）钻取沉积物样品，利用其中蕴含的微层理信息，结合自动化图像分析技术，解读冰层的历史。
这些沉积岩芯呈现出明暗相间的微细层理：暗色层对应初夏冰层破裂后硅藻大量繁殖的时期；而亮色层则反映冰层持续消融、水域开阔的环境，并以特定硅藻（Corethron pennatum）的出现为标志。通过系统分析这些明暗交替的序列，并结合微体古生物数据，研究团队重建了过去3700年来南极陆缘冰的连续变化史。结果显示，冰层的破裂并非简单的年度循环，而呈现出更长期、更复杂的波动模式。
太阳活动驱动冰层变化
进一步分析表明，陆缘冰的破裂事件存在约90年与240年左右的周期，分别对应已知的格莱斯伯格周期（Gleissberg cycle）和苏斯－德弗里斯周期（Suess–de Vries cycle）。这两种周期均源于太阳活动的长期变化。
研究揭示了一条从太阳活动到海岸冰稳定的“级联效应”链：太阳辐射强度的变化影响南半球西风带的强度与位置，进而推动南极周边海冰范围的伸缩。卫星数据证实，当保护性的海冰过早退缩，陆缘冰便会直接暴露于风浪和增温的海水之中，导致其加速破裂。气候模型模拟结果也支持这一机制，表明太阳辐射增强会促使表层海水升温，削弱海冰的保温作用，加剧海－气热量交换，从而推动陆缘冰的消融。
方法创新与未来展望
“这项技术为我们提供了一条可行的路径，将冰盖变化的记录大幅延伸至仪器观测之前，”该研究第一作者、意大利极地科学研究所的托马索·泰西（Tommaso Tesi）博士指出。波恩大学的迈克尔·韦伯（Michael Weber）博士补充道：“鉴于富含硅藻的沉积物在南极广泛分布，这项技术有望推广应用到更广阔的区域，帮助我们系统评估自然因素对南极冰动态的影响。”
该研究不仅深化了对南极气候自然波动的认识，也为区分人为气候变化与自然变率提供了重要的背景参考。随着方法不断完善，未来科学家有望重建更长时间、更高精度的南极冰历史，进一步揭示这片冰雪大陆与全球气候系统之间千丝万缕的联系。
