作者:汪品先等 来源:《国家科学评论》 发布时间:2014-5-19 13:56:12
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综述文章:从南海看第四纪大洋碳循环的长周期
 
第四纪古气候研究的重点在于冰期旋回,地球轨道的周期性变化引起了4万年到10万年的冰期/间冰期的交替。近年来随着深海和冰芯等研究的进展,第四纪高分辨率的记录延伸到了百万年的尺度,结果发现在冰期旋回之上叠加着更长的周期,因而即使在轨道参数相似的条件下,各个间冰期也可以有显著的不同。
 
1999年南海大洋钻探184航次,发现最近百万年来的深海沉积有13C的50万年左右的长周期,并且普遍存在于世界各大洋,属于大洋碳储库的长期变化的反映。其实在早于160万年的大洋地层中,广泛存在着13C的40万年长偏心率周期,同时也呈现于碳酸盐保存和多种生物地球化学的记录之中,推测是偏心率调控下全球季风演变的反映。具体说,低纬轨道驱动的全球季风,控制着陆地向海洋输送营养物质的数量,改变了海洋中颗粒有机碳与溶解有机碳的比例(POC/DOC),进而引起13C的40万年周期变化。
 
到了距今160万年前,大洋环流发生重大改组,南大洋由于深层水与上层水体隔离,形成全球最大的海洋碳储库。从此以后,大洋碳储库不但受到低纬季风演变的影响,还要受到两极冰盖消长的控制,使得海洋13C记录中的40万年长周期“延长”到~50万年;反之,大洋碳储库的变化又会促使冰期旋回转型。近百万年来,地球气候冰期旋回经历了两次转型:90万年前的“中更新世转型”(MPT),和40万年前的“中布容”事件(MBE),结果都是北极冰盖的变幅增大。而两次转型之前都是先有南极融冰事件,再有大洋碳储库的碳同位素重值期(13Cmax-III和13Cmax-II),然后才是北极冰盖变幅剧增,实现冰期旋回的转型。由此推测:第四纪以来北极冰盖消长转型的根源,或许还在于南大洋海流改组造成的大洋碳循环长周期变化。
 
National Science Review创刊号发表了同济大学汪品先院士及其研究群体有关上述论题的长篇综述文章“从南海看第四纪大洋碳循环的长周期”。该综述在南海大洋钻探184航次发现碳同位素(13C)长周期(>105年)的基础上,论证在地球系统的水循环(冰盖变化)和碳循环(海洋生物地球化学变化)中普遍存在这类长周期,而两者之间的相互联系,导致了第四纪气候环境变化的一系列重大事件。(来源:科学网)
 
 
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