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深海珊瑚化石原料揭示萬年前大氣碳濃度劇增之謎

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深海珊瑚化石原料揭示萬年前大氣碳濃度劇增之謎

發布日期:2017-01-12 作者: 點擊:

人類活動排放二氧化碳引起全球變暖已成爲全球關注的重要問題。英國科學家最新研究發現,地球在1萬多年前也曾經曆大氣二氧化碳濃度劇增的問題,而“罪魁禍首”可能是循環速率突然加快的大西洋洋流。

英國布裏斯托爾大學研究人員在新一期美國《科學》雜志上報告說,1.8萬至1.1萬年前,地球進入所謂的末次冰消期。由于冰川消融,當時的氣候發生劇烈變化,大氣二氧化碳濃度增加約80ppm(1ppm爲百萬分之一),海平面上升約120米。

冰芯記錄顯示,那時大氣二氧化碳濃度在百年尺度上有3次陡增,其中後兩次伴隨著北大西洋高緯地區突然變暖,被認爲與北大西洋洋流變化有關,但一直未有確鑿證據加以支持。

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爲此,研究人員利用放射性碳並結合鈾系放射性同位素定年技術,對從赤道大西洋和南大洋(也叫南極海)德雷克海峽采集的深海珊瑚化石進行分析,重建過去2.5萬年來的海洋變化。

負責研究的陳天宇博士對新華社記者解釋說,一些深海珊瑚化石中具有較高的鈾含量,適合用鈾系放射性同位素進行高精度定年以測出珊瑚年齡。同時,深海珊瑚化石所含放射性碳是由表層海水和大氣交換後下沈形成的深水所帶入,海水下降過程中放射性碳會逐漸衰變,因此利用深海珊瑚化石重建的大洋放射性碳含量變化可以直接反映大洋洋流的循環速率。

分析表明,赤道大西洋深水的放射性碳含量在1.48萬年和1.17萬年前開始快速增高,每次持續200年左右。但每次增高事件後,德雷克海峽和赤道大西洋深水的放射性碳含量很快變得一致,說明從北大西洋所帶入的深水放射性碳很快就能到達南大洋。

陳天宇等人由此認爲,在這兩次事件中,大西洋中被稱爲子午翻轉的洋流循環速率突然大幅增加,遠遠超過現今水平,從而“沖刷”深海,將海底深處在冰河時期存儲的大量二氧化碳釋放至大氣中,這應是同期兩次大氣二氧化碳濃度突然上升的關鍵原因。

所謂大西洋子午翻轉循環,是指發源于墨西哥灣的表層溫暖洋流向北傳輸的過程中會在北大西洋高緯地區釋放大量熱量並降溫,導致自身密度變大並下沈到北大西洋深部,所形成的深水會在大洋其他地區上湧,從而構成一個完整的循環。

陳天宇說,他們的研究顯示海洋洋流循環速率能在百年尺度上發生突變,並劇烈影響全球氣候,尤其是北大西洋高緯度地區的氣候。因此在應對當今全球變暖的挑戰中,深海洋流循環是否穩定或是否可能會發生突變是一個亟待認識的問題。

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