大約兩萬年前，覆蓋亞洲、歐洲和北美大部分地區的大冰蓋停止了它們緩慢的推進。在幾百年內，一些地方的海平面上升了多達10米——比今天格陵蘭島的冰蓋融化還要多。這場淡水洪水注入北大西洋，並關閉了將赤道地區溫暖海水向北輸送的洋流。赤道的熱量反而溫暖了南半球南極洲的周邊地區，縮小了邊緣海冰，改變了環極風。結果是——而且原因仍然不明——南大洋的海水可能開始釋放二氧化碳，足以在數千年內將大氣中的濃度提高超過百萬分之100——大致相當於過去200年的上升幅度。這些二氧化碳隨後溫暖了全球，融化了大陸冰蓋，迎來了使人類能夠繁榮發展的當前氣候。
至少，這是4月5日發表在《自然》雜誌上的一篇新論文所講述的故事，該論文重建了上一個冰河時代的結束。研究人員檢查了從深海和湖泊底部採集的沉積物巖芯，以及從南極洲、格陵蘭島和其他地方採集的冰芯中捕獲的古代空氣微小氣泡。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）研究表明，與之前的一些發現相反，二氧化碳主導了前一輪全球變暖，而不是相反，就像今天由於二氧化碳和其他溫室氣體排放量的增加而繼續發生的那樣。
“我們發現全球溫度略微滯後於二氧化碳[水平]，”哈佛大學和哥倫比亞大學的美國國家海洋和大氣管理局研究員、古氣候學家傑里米·沙昆解釋說，他領導了繪製古代二氧化碳濃度和全球溫度的研究。“二氧化碳是冰河時代末期全球變暖的主要驅動力。”
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沙昆和他的同事首先建立了第一個全球性的溫度替代指標——一套來自世界各地的80種不同記錄，記錄了大約20,000年前到10,000年前的溫度。從從海洋沉積物巖芯中提取的微小貝殼中的鎂含量，到湖床泥層中的花粉計數，這些替代指標提供了該時期數千個溫度讀數。“冰芯只能告訴您南極洲的溫度，”沙昆在談到之前完全依賴於南極洲冰芯的研究時指出，該冰芯記錄了過去80萬年的大氣狀況。“您不想只看地圖上的一個點來了解全球變暖。”
將全球溫度記錄集與冰芯中捕獲的古代氣泡中的二氧化碳水平進行比較後發現，全球平均溫度在二氧化碳水平開始上升至少一個世紀後才開始上升。這似乎與南極洲發生的情況相反，在南極洲，氣溫升高先於二氧化碳水平升高。但是，這種區域性變暖可以用北半球大規模冰川融化導致的洋流關閉來解釋——計算機建模使用從真實世界記錄中收集的資料進一步證實了這一結果。
然而，冰蓋退縮的原因仍然難以捉摸。儘管大約在2萬年前，由於地球軌道的變化，太陽的相對強度發生了變化，但這比之前的變化要小，並且未能引發融化。事實上，英國南極調查局的氣候科學家埃裡克·沃爾夫在《自然》雜誌上發表的對研究結果的評論中指出，格陵蘭島的冰芯表明，大約在6萬年前，北部甚至發生過更大的變暖事件。
俄勒岡州立大學的地質學家彼得·克拉克解釋說，“我們知道，[2萬年前]北半球唯一發生變化的是這些影響遠北地區陽光照射量的軌道變化”，他指導了沙昆的研究。北方的融化可能是由“冰蓋已經達到如此大的規模，以至於它們變得不穩定並準備消融”引發的。這也有助於解釋數十萬年來冰河時代的週期性興衰。
額外二氧化碳的來源仍然不清楚。“沒有令人信服的證據表明，在冰川海洋中某個神秘的位置存在足夠大的舊代謝碳儲庫，僅在冰川消融期間才會被釋放出來，”南加州大學的古氣候學家洛厄爾·斯托特認為，他沒有參與這項研究。但是3月29日線上發表在《科學》雜誌上的一篇論文表明，根據對嵌入到最容易導致全球變暖的分子中的碳同位素的分析，額外的二氧化碳確實來自南大洋。斯托特還認為，變暖的時間與二氧化碳水平升高的時間仍然太接近，無法確定哪個先發生。
當然，現代全球變暖源於一個明確的原因——化石燃料燃燒、砍伐森林和其他人類活動導致二氧化碳（以及其他溫室氣體）水平升高。而且，過去二氧化碳水平的升高至少加劇了全球變暖，迎來了相對溫暖、穩定的氣候，有時被稱為“漫長的夏天”，使人類文明得以蓬勃發展。現在，人類已經將全球二氧化碳水平提高到超過上一個冰河時代末期從大約180ppm到260ppm的升幅，儘管是在幾百年內而不是幾千年以上。“冰河時代的結束，你會從骨子裡感受到這意味著什麼：地球的一個重大而顯著的變化，”沙昆說。“這是一個切實的例子，說明長期來看二氧化碳升高對地球意味著什麼。”
事實上，大氣中現有二氧化碳濃度——392 ppm 並且還在上升——已經保證的全球變暖量也將在幾個世紀甚至幾千年內顯現出來。“冰河時代末期和今天的上升幅度大致相同[上升了100ppm]，而且我們將遠遠超過這個幅度，”沙昆指出，最有可能的是，溫室氣體濃度將比工業化前水平增加數百萬分之一。“我們只會在下個世紀看到其中一部分實現。需要幾個世紀甚至更長時間才能感受到全部影響。”