常言道“以史为鉴，可以知兴替”。“史”不仅仅是短暂的人类文明演化历史，更是漫长的地球自然变化史。约270万年前，随着北半球大陆冰盖的逐渐发育，气候系统开始经历万年尺度为周期的冷暖交替，即我们熟知的冰期间冰期气候旋回。
20世纪初，南斯拉夫学者米兰柯维奇指出，地球轨道引起的北半球太阳辐射变化是驱动冰期旋回的主因，该理论在1976年由J.D. Hays等人通过分析高分辨率和长时间尺度的深海岩芯证实，为进一步探索冰期气候的演变规律指明了方向。
地球轨道的变化由三个主要参数控制，即轨道偏心率、地轴倾角和岁差，其对应的周期分别为10万年和40万年、4.1万年、~2.1万年。
而气候系统对地球轨道变化的响应是非线性的，比如发生在冰期旋回中的千年尺度气候突变事件。该事件，又名Dansgaard-Oeschger事件，最早由W. Dansgaard和H. Oeschger等人在上世纪八十年代初在陵兰冰芯中发现、并于九十年代初最终确认的一系列千年时间尺度的、冷暖快速交替的气候事件。
在DO事件中，北半球高纬度地区的年均温可在数十年内变化8-16℃。
E. Corrick等人在2020年的一篇记录与模型融合的论文中指出，DO事件对气候的影响具有全球同步性：在北半球高纬地区发生温度突变时，热带季风系统、南半球海温等也都同时做出相应的调整。
有关其动力机理，W. Broecker等人早在上世纪80年代就已指出，气候突变的主要原因与大西洋经向翻转环流的变化有关，这一观点在随后30多年的持续研究中得到普遍认可，但其触发机理存在多种推测：有学者提出，可能与海洋环流的内部变率有关，或是由冰盖或者海冰的消融所致，还有学者则认为大气CO2浓度和南半球西风带也起到积极的作用等，这些推测主要集中在地球系统的内部因素。
地球轨道变化是否可以调制千年气候突变事件？早在1999年，J. McManus等人在一篇记录方面的文章中提出了冰期放大的观点。他通过研究北大西洋海洋沉积物发现，过去50万年的五个冰期旋回中，每当冰盖大小超过一定临界阈值时，会出现显著的千年尺度气候变化。
中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心和中国科学院青藏高原研究所研究员、兰州大学教授张旭等人在2014和2017年的数值模拟的工作中，从机理角度系统地阐述了冰期放大的原因——北半球冰量可通过调控中纬度西风带位置和强度，影响湾流强度和北大西洋的海冰输运，导致AMOC更易于受气候扰动的影响，触发气候突变。
2010年，M. Siddall等人通过研究南极冰芯温度记录发现，过去50万年冰期的千年气候变率强度与岁差周期有显著相关性，并远强于其与北大西洋融冰事件的相关性，由此他们认为，岁差变化可能调控突变事件的发生。2016年，西安交通大学程海等人通过对60万年来的中国石笋氧同位素记录分析，发现北半球夏季太阳辐射量的变化与千年尺度气候事件在岁差和地轴倾角周期有显著相干性。
但目前，对于有着万年以上变化周期的地球轨道变化，是否无需通过改变地球内部环境就可直接触发AMOC突变仍不清晰。
为了解决这一难题，一个由中国科学家主导的国际科研团队利用先进的复杂气候模型，系统地阐述了地球轨道变化驱动千年气候事件的动力机理。
该题为“Direct astronomical influence on abrupt climate variability”的工作，已于11月1日在线发表在国际顶级地学期刊《Nature Geoscience》。该论文的第一及通讯作者张旭等人选取末次冰期第5、6、7次千年事件作为研究对象，开展数值模拟研究。
这是因为DO5-7发生的这段时期，全球冰量和温室气体并无显著的变化，可有效排除地球内环境变化对气候突变的调制。
研究人员又进一步采用轨道参数的单一强迫试验，即仅改变地轴倾角或离心率和岁差，定性不同轨道参数变化对气候突变的影响。研究发现，岁差的变化可通过影响北半球低纬地区的夏季太阳辐射，调节大气水汽从大西洋向太平洋的输送强度，进而调控北大西洋的海表盐度，引起大西洋经向翻转环流突变。
同时，地轴倾角可通过影响北半球高纬地区的年平均太阳辐射变化，调控北大西洋深层水生成区的海水温度以及海冰面积，进而影响表层海水垂直混合的强度，引起这些突变。这一系列的数值模拟试验证实了单一轨道参数变化也可直接造成北大西洋海洋环流的突变，即轨道对气候突变的直接调制。
研究人员进一步开展了一系列气候敏感性试验，总结出一个用于阐述轨道双重调制的动力概念模型：在冰期旋回过程中，当气候背景类似于末次盛冰期或者末次间冰期暖期时，轨道变化无法触发气候突变，因为盛冰期的大冰盖和间冰期最暖期的高温室气体浓度导致AMOC的基本态较为稳定，对外力扰动的敏感性较低。
当气候背景进入到两者之间时，即当冰量和温室气体处在盛冰期和间冰期最暖期之间时，轨道变化可直接引起千年尺度的气候自震荡；自震荡可在某一特定的轨道参数范围内持续存在，直到轨道参数移出该特定的范围。而与此同时，气候背景的变化，可改变“机会窗口”在轨道周期中出现的位置。
通过这些研究，我们可以确定：更新世以来的千年尺度气候事件很可能一直受到地球轨道参数变化的双重调制。
但轨道尺度气候变化和千年尺度气候突变如何协同影响更新世以来的气候演变，还需通过含冰盖动力过程的地球系统模型做进一步研究。科学家们通过对古气候现象背后机理的研究，尝试揭示不同时空尺度气候过程的协同作用对气候变化的影响，努力掌握气候演变的规律，不仅对于人类预测和应对未来气候突变有巨大而深远的意义，也有助于深化对“未来地球可持续性”和“人与自然生命共同体”的科学认知。