【西安日报】有孔虫揭示大气二氧化碳行踪

这时,小小的有孔虫化石出场了。有孔虫是广泛生活在海洋里的微型生物,其壳体成分全为碳酸钙,存活时吸收二氧化碳,死亡后沉到海底。金章东所在的研究团队,确定了大西洋5个不同纬度的点位,然后申请这些地点已钻取的海底沉积物样本做研究,挑选其中的有孔虫化石,测量有孔虫化石中硼元素和钙元素的比值,结合他们自己创立的、已得到国际同行认同的最新研究方法,推算出深层海水碳酸根离子含量的变化,定量估算了mis5-4过渡期碳的储量。

结果表明,在MIS 4-5过渡期,深层海水[CO32-]降低了~25 mol/kg,表明在一万年时间内大西洋深部海水形成了一个巨大的碳库,其碳储量增加了至少~50 Gt,其量级与同期大气丢失的~60 Gt碳基本相当。结合模拟结果,该研究进一步发现这些增加的碳与大西洋经向反转环流变浅作用密切相关。该研究对理解冰期-间冰期尺度碳循环机制及其对气候变化的影响具有重要意义,也有助于深入认识全球变暖情形下大气和海洋之间复杂的相互作用。

肉眼下细沙子般大小的颗粒,居然是一种叫作有孔虫的海洋动物;显微镜下,有着规律的美丽色彩和花纹。5月12日,在西安雁翔路的中科院地球环境研究所样本观察室内,记者看到了神奇的有孔虫化石样本。

大气CO2含量在最近150年内,从~300 ppm增加到~400 ppm。这些增加的大气CO2是否为全球变暖的元凶,还存在着诸多争论。过去海-陆-气之间的碳收支是认识大气CO2在气候变化中所起作用的一把钥匙。约7万年前,即深海氧同位素阶段4和5的过渡期,是地球气候进入冰期的一个重要转折期。在约一万年的过渡期间,海平面下降了60多米,大气CO2降低了约30 ppm,相当于有~60 Gt(1Gt = 1*109吨)从大气中丢失了。那么,该过渡期大气中的碳到底去了哪里,至今仍旧是一个谜。

该国际研究团队发现,当地球处于温暖期时,大洋表面由于适宜的温度环境,使得许多浮游动物和藻类植物大量繁殖,通过光合作用吸收二氧化碳;它们死亡后沉入海底,所携带的碳元素也就被固定起来,不再回到大气中,使大洋深处形成一个巨大的“碳库”。大气中二氧化碳的减少,也使得温室效应得到缓解、气温得到调节。

由澳大利亚国立大学于际民领导的、包括中国科学院地球环境研究所研究员金章东、蔡演军和博士张飞在内的国际研究团队,通过多个钻孔中底栖有孔虫B/Ca比值重建的深层海水碳酸根离子含量的变化,定量估算了MIS 4-5过渡期大西洋深部碳的储量。

七万年前的海洋二氧化碳值如何测量

该研究成果于2月8日以Article的形式在线发表在Nature Geoscience 上。

地球进入冰期,原来是一些二氧化碳被海洋存起来了

论文信息:Yu J M, Menviel L, Jin Z D, Thornalley D J R, Barker S, Marino G, Rohling E J, Cai Y J, Zhang F, Wang X, Dai Y, Chen P, Broecker W S. Sequestration of carbon in the deep Atlantic during the last glaciation. Nature Geoscience, 2016, doi: 10.1038/ngeo2657.

在地球的漫长演化历史上,冰期与间冰期交替发生。冰期为地球表面覆盖有大规模冰川的地质时期称为冰川时期;两次冰期之间为一相对温暖时期,为间冰期。大气中的二氧化碳含量与气候息息相关。七万年前,正是由于空气中大量的二氧化碳的消失,使得当时气候转入了冰期。那么多大气中的二氧化碳去了哪里?如何存在?这一直是科学界的一大谜题。

深海氧同位素阶段4和5过渡期海洋-大气碳收支(Yu et al., 2016, Nature Geoscience)。当气候进入冰期,埋藏在深海的碳降低了海水的pH值,也导致海底碳酸盐溶解。有孔虫等微壳体的B/Ca比值可用来定量估算深海碳埋藏通量。

“七万年前的暖期与现在我们正在经历的暖期,有比较类似的状况。暖期发展到一定阶段,可能会出现大洋存储大气二氧化碳的现象。”金章东表示,虽然地球的气候变化十分复杂,但是它本身有自己的调节机制。他希望此项研究成果能对未来全球大气二氧化碳的去向和气温变化作出了新的预测和解释。

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记者张潇实习生邹敏勾达书

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