作者:陈天宇等 来源:《科学》 发布时间:2015/11/11 11:07:37
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深海珊瑚化石揭示万年前大气碳浓度剧增之谜

 

人类活动排放二氧化碳引起全球变暖已成为全球关注的重要问题。英国科学家最新研究发现,地球在1万多年前也曾经历大气二氧化碳浓度剧增的问题,而“罪魁祸首”可能是循环速率突然加快的大西洋洋流。

英国布里斯托尔大学研究人员在新一期美国《科学》杂志上报告说,1.8万至1.1万年前,地球进入所谓的末次冰消期。由于冰川消融,当时的气候发生剧烈变化,大气二氧化碳浓度增加约80ppm(1ppm为百万分之一),海平面上升约120米。

冰芯记录显示,那时大气二氧化碳浓度在百年尺度上有3次陡增,其中后两次伴随着北大西洋高纬地区突然变暖,被认为与北大西洋洋流变化有关,但一直未有确凿证据加以支持。

为此,研究人员利用放射性碳并结合铀系放射性同位素定年技术,对从赤道大西洋和南大洋(也叫南极海)德雷克海峡采集的深海珊瑚化石进行分析,重建过去2.5万年来的海洋变化。

负责研究的陈天宇博士对新华社记者解释说,一些深海珊瑚化石中具有较高的铀含量,适合用铀系放射性同位素进行高精度定年以测出珊瑚年龄。同时,深海珊瑚化石所含放射性碳是由表层海水和大气交换后下沉形成的深水所带入,海水下降过程中放射性碳会逐渐衰变,因此利用深海珊瑚化石重建的大洋放射性碳含量变化可以直接反映大洋洋流的循环速率。

分析表明,赤道大西洋深水的放射性碳含量在1.48万年前和1.17万年前开始快速增高,每次持续200年左右。但每次增高事件后,德雷克海峡和赤道大西洋深水的放射性碳含量很快变得一致,说明从北大西洋所带入的深水放射性碳很快就能到达南大洋。

陈天宇等人由此认为,在这两次事件中,大西洋中被称为子午翻转的洋流循环速率突然大幅增加,远远超过现今水平,从而“冲刷”深海,将海底深处在冰河时期存储的大量二氧化碳释放至大气中,这应是同期两次大气二氧化碳浓度突然上升的关键原因。

所谓大西洋子午翻转循环,是指发源于墨西哥湾的表层温暖洋流向北传输的过程中会在北大西洋高纬地区释放大量热量并降温,导致自身密度变大并下沉到北大西洋深部,所形成的深水会在大洋其他地区上涌,从而构成一个完整的循环。

陈天宇说,他们的研究显示海洋洋流循环速率能在百年尺度上发生突变,并剧烈影响全球气候,尤其是北大西洋高纬度地区的气候。因此在应对当今全球变暖的挑战中,深海洋流循环是否稳定或是否可能会发生突变是一个亟待认识的问题(来源:中国科学报 林小春)

 
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