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                      Nature Geoscience:地环所参与提出末次冰盛期大洋环流新模式
                      2020-07-21| 编辑: | 【 】【打印】【關閉

                        大洋環流對地球熱量和碳分配起著舉足輕重的作用,因此過去海洋環流及其碳收支是認識大氣CO2在氣候變化中所起作用的一把關鍵鑰匙。末次冰盛期是理解氣候從冷期向暖期轉變的一個關鍵氣候態。雖然經過幾十年的研究,我們對末次冰盛期大洋環流模式及碳收支仍所知甚少,這嚴重妨礙著我們對過去大氣CO2變化的深入理解。

                        由中國科學院地球环境研究所黄土与第四纪地质國家重點實驗室客座研究员于际民博士领衔的来自中国、澳大利亚、英国、西班牙等科学家组成的国际研究团队通过对多年的密切合作研究,绘制出国际上第一幅末次冰期大西洋深海碳酸根(CO32-)截面圖(如下圖),提出了一種全新的冰期大洋環流模式。根據南大西洋多個鑽孔重建的大範圍水體CO32-分布,該研究團隊發現在南大西洋34公裏水深存在一個巨大的富碳水體。結合放射性14C年齡、NdC等同位素數據,結果表明在末次冰盛期有一整團來自北太平洋的、富含碳的深層水入侵到了南大西洋。該結果說明,盡管在冰期時北太平洋水體在海洋內部發生運移,但是在其運移過程中,其所含的碳並沒有釋放到大氣中。打個比方來說,當用力搖晃汽水瓶子時,大量的氣泡就會釋放出來;而把瓶子安靜放置時,氣泡的釋放速度會大大降低。就碳循環來說,一個動力薄弱的海洋可以更好地把碳封存在深海內部。冰期時北太平洋深層水入侵到了南大西洋並得以保存,這說明冰期時海水混合是較爲“懶惰的”。以此爲基礎,該研究團隊提出了一種全新的冰期大洋環流模式。該模式表明,和現在海洋相比,相當大的冰期深海被富碳的水體所占據,並提出該北太平洋深層水的擴展可能是導致冰期大氣CO2大幅下降的關鍵過程。該過程能很好地解答冰期時全球大氣CO2下降的原因,更是前人沒有認識到的。最有意義的是,該水體的擴展與大氣CO2的最後一波20ppm下降基本同步。

                        中國科學院地球环境研究所黄土与第四纪地质國家重點實驗室金章东研究员、马小林博士和张飞博士全程深度参与了这项研究工作。该研究得到国家自然科学基金(419913224193086441676026)、黄土与第四纪地质國家重點實驗室等共同资助。

                        該研究成果于2020720日在線發表在地學頂級期刊Nature Geoscience上。 [Yu J, Menviel L, Jin Z D, Anderson R F, Jian Z, Piotrowski A M, Ma X, Rohling E J, Zhang F, Marino G, McManus J F. Last glacial atmospheric CO2 decline due to widespread Pacific deep water expansion. Nature Geoscience, 2020, doi : 10.1038/s41561-020-0610-5]

                         

                        現代和末次冰盛期大西洋深海CO32-截面圖


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