地球环境研究所金章东研究员团队与美国哥伦比亚大学Lamont-Doherty Earth
Observatory的Jimin Yu博士和Wally Broecker教授、英国剑桥大学Harry
Elderfield教授等著名科学家合作,通过对全球主要大洋底栖有孔虫B/Ca和δ13C组成的系统研究及与陆地记录的对比,定量化了末次冰期以来海洋、陆地和大气碳库之间相互交换作用的变化及其交换通量。结果表明,由深海释放的CO2在冰消期早期(17.5–14.5
kyr)主要存储于大气中,而在冰消期晚期(14–10
kyr)很大部分被陆地生物圈生长的植被所吸收利用。这对于认识冰期-间冰期尺度下大气CO2变化的原因以及过去气候变化具有重要的科学意义,并将为全球变暖情形下全球碳收支提供最直接的类比情景。评审人对该项成果给予了高度的评论,认为是“一个重大的进展”。

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在全球变暖日益关注的当下,碳收支是其中一个最重要的议题,也是一个存在最多争议和不确定性的科学问题。在冰期,陆地生物圈的碳被转移到深海中,已被广泛认识。然而,在冰消期,由海洋释放的CO2通量,及其如何导致各大圈层系统碳库的重新组织和配分,则知之甚少。

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。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。

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

(现代过程与化学风化实验室供稿)

由澳大利亚国立大学于际民博士领导的、包括地球环境研究所金章东研究员、蔡演军研究员和张飞博士在内的国际研究团队,通过对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。

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。

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