东京大学大气海洋研究所横山佑介教授领导的研究小组在世界遗产大堡礁进行科学钻探，并在第325次IODP探险中成功采集了热带珊瑚化石样本，横山教授本人担任副首席研究员。结果，我们获得了有关极地冰盖和气候快速变化的新知识。利用没有数据的时代的详细数据，我们获得了改变海平面大规模变化范式的结果。持续的全球变暖中最令人担忧的现象之一是南极洲、格陵兰岛等地冰盖融化导致的海平面上升，这项研究将成为利用模型预测未来气候和海平面变化的重要成果。
格陵兰冰盖储存的淡水使世界平均海平面上升了 7 米以上，南极冰盖则上升了 70 米。与此同时，全球有超过6亿人生活在海拔5m以下，许多城市也位于距离海岸100公里以内。预测未来冰盖变化需要气候与冰盖变化之间关系的高精度模型，但所需的古环境数据极其有限。这是因为目前人造卫星和验潮仪等观测捕捉到的信息只是过去100年的信息。
为了改善这一现状，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）一直在研究如何提高气候模型的准确性，其中包括自2001年发布第四次报告以来，专门设立了一个章节，利用“对过去气候变化的研究（古气候学）”来提高模型的准确性。其中，最重要的时期和研究对象是最近一个冰河世纪的最冷时期（末次盛冰期：LGM，注2)。这是因为，尽管这一时期发生在气候系统受到干扰（例如人为温室气体供应）之前，热带地区的年平均地表温度仍比现在低3至5摄氏度。通过研究这一时期前后的气候变化，加深我们对复杂气候系统的理解非常重要，特别是冰盖的行为，据说冰盖导致了全球海平面变化高达100米。
北美大陆曾经有3000m高的冰原，南极洲也有更大的冰原。随后的变暖导致北美和北欧的所有冰盖融化，但变化的规模和时间尚不清楚。首先缺乏有关冰盖如何生长的信息，迫切需要收集详细数据。冰盖变化与全球海平面变化直接相关，详细重建大气二氧化碳与温度变化和冰盖变化之间的关系非常重要。
在这项研究中，我们通过从热带珊瑚礁收集样本进行了一项研究，乍一看，这些样本通常被认为与了解冰盖的行为无关。冰盖如此之大，以至于它覆盖了整个大陆，冰层的高度（和厚度）与富士山一样高，其巨大的质量将其正下方的地壳向下推低达 100 米，导致固体地球变形，将其下方的地幔物质移动到较低的纬度（图 1）。它使海底的地形变形，而海底是融水的容器，因此很难估计其体积。此外，冰盖的变化会引起附近海平面拉升等变化，因此为了了解冰盖的变化，从受这些变化影响较小的地方，即遥远的热带地区获取信息是有效的（图1）。此外，地形未因地震而变形的地区也适合研究。
澳大利亚大堡礁满足上述条件（图 2）。大堡礁位于澳大利亚东北海岸，从北到南绵延 2,500 多公里，其面积足以容纳从札幌到那霸的全程。挖掘工作在中心地区的两个地点进行。由于它是世界遗产，因此首次允许钻探并采集样本，条件是采用不破坏现有珊瑚礁的特殊采样方法（图3）。通过使用末次盛宴前后同一样本的珊瑚化石样本进行化学分析，我们能够重建过去3万年的海平面变化，并以最高的精度重建世界冰盖变化（图4）。
先前的冰川学和气候学概念假设冰盖生长缓慢且尺寸减小相对较快。然而，这项研究表明，虽然末次海冰事件造成的冰盖质量损失（即海平面上升）在海平面变化中每年约12毫米，但质量增加（海平面下降）的速度却惊人，每年约15至20毫米。此外，对大堡礁上的珊瑚礁是否因这些环境变化而消失的研究表明，虽然有五处珊瑚礁局部消失，但珊瑚礁仍然在不同深度栖息（横山韦伯斯特等人., 2018）。
这一结果迫使我们重新考虑有关与气候变化相关的冰盖变化速度和规模的传统模型。冰盖尺寸的增加和减少主要取决于降雪和融化速率，但也有必要考虑与冰盖快速增长和径流等动态变化相关的因素。这一结果是重要的知识，将有助于提高预测未来环境变化的模型的准确性。
[第 325 届 IODP Voyage 国际研究小组日本研究人员的姓名和隶属关系]
Yunori Yokoyama（东京大学大气与海洋研究所/理学研究生院/文理研究生院教授）
海洋开発研究机构生物地球化学研究分野招聘上席研究员）
Yosuke Miyairi（东京大学大气与海洋研究所）
Chiko Sawada（东京大学大气与海洋研究所）
Takahiro Ase（东京大学大气与海洋研究所）
松崎博之（东京大学博物馆）
Junichi Okuno（国立极地研究所地圈研究组）
马克·汉布尔特（名古屋大学国际教育交流中心）
Yasufumi Iryu (Tohoku University Graduate School of Science)
Kazuhiko Fujita（琉球大学理学院）
Jun Suzuki（日本地质调查局产业技术综合研究所）地质信息研究部）
菅博信（九州大学全球社会科学研究生院/比较社会文化研究学院/浅海底前沿研究中心）
文中介绍的相关结果
杂志名称：“自然地球科学”5 月 28 日
论文标题：过去 3 万年来大堡礁对海平面和环境变化的响应
作者：Jody M Webster、Juan-Carlos Braga、Marc Humblet、Donald C Potts、Yasufumi Iryu、Yusuke Yokoyama、Kazuhiko Fujita、Raphael Bouillot、Tezer M Esat、Stewart Fallon、William G Thompson、Alexander L Thomas、Hironobu Kan、Helen VMcGregor、Gustavo Hinestrosa、Stephen P Obrochta、布莱恩·C·洛希德
DOI 号：101038/s41561-018-0127-3
摘要网址：https://wwwnaturecom/articles/s41561-018-0127-3
相关信息
大堡礁的视频录制挖掘
（生产）欧洲海洋研究钻探联盟）
https://youtube/n25cS8wXL4M
杂志名称：“自然”7 月 26 日
论文标题：快速冰川作用和海平面两步骤降到末次盛冰期
作者：Yusuke Yokoyama、Tezer M Esat、William G Thompson、Alexander L Thomas、Jody M Webster、Yosuke Miyairi、Chikako Sawada、Takahiro Aze、Hiroyuki Matsuzaki、Jun’ichi Okuno、Stewart Fallon、Juan-Carlos Braga、Marc Humblet、Yasufumi Iryu、Donald C Potts、Kazuhiko Fujita、铃木敦、菅博宣
DOI 号：101038/s41586-018-0335-4
摘要网址：https://wwwnaturecom/articles/s41586-018-0335-4