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广州地化所揭示轨道力时间尺度上日照量与二氧化碳浓度对于副极区海冰变化的机制
发表日期: 2018-05-07
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  在频繁被报导的全球环境变迁新闻中,北极区的海冰急速消融是最获得大众关注的其中一件,人类对于海冰全面性的研究直到上个世纪50年代人造卫星升空之后才开始,对于海冰的变化与其他环境因子的反馈机制仍有许多不明朗的部分,古气候与古海洋研究是增进人类对于海冰与其他气候系统反馈机制的重要手段。 

  近期,中国科学院广州地球化学研究所稳定同位素地球化学学科组罗立副研究员及其合作者利用深海岩芯材料以及了西北副极区太平洋鄂霍次克海中部过去13万年来的海冰变化历史,揭示了太阳日照量以及二氧化碳浓度对于海冰的影响。透过沉积物高解析度X光荧光扫瞄重建可信的年代模式,结合有机地球化学指标(IP25重建海冰变化, TEX86重建夏季海水表面温度),以及电脑数值模型验证气候反馈机制,研究团队首次发现了在过去13万年来,中部鄂霍次克海的海冰变化具有强烈的23千年的岁差周期,显示日照量对于此区的海冰有明显的影响,夏季海水表面温度则呈现典型10万年的冰期-间冰期周期,暗示海水表面温度在此地区可能不是主导的因素。而当大气中的二氧化碳浓度高过260 ppm的阀值(threshold value)时,即便日照量极小,海冰仍会减少,显示因着温室气体造成的大气暖化对此地海冰有一定的影响,如此周期性(日照量)与阀值(二氧化碳)的双重机制为学界首次发现与提出。 

图一:研究区域,黑色粗虚线为现代平均海冰分布边界。

图二A. MD01-2414站位沉积物海冰指标(IP25, 灰色)浓度变化,B. 53度北纬秋季日照量(橘色)与电脑数值模拟的秋季海冰异常值(深蓝色),C. 开放性海洋生物指标(HBI III, 浅绿色),D. 沉积物蛋白石相对含量(深黄色),E. 中部鄂霍次克海夏季海水表面温度(红色)与53度北纬夏季日照量,F. 冰芯观测大气二氧化碳浓度,G. 石笋氧同位素记录(深绿色),H. 全球平均底栖有孔虫氧同位素地层(黑色)与Ba/Ti元素比(深紫色)。图中的数字为全球氧同位素阶(Marine Isotope Stage, MIS),灰色标记为中鄂霍次克海海冰增加,白色标记为海冰撤退,蓝色标记为推测可能为终年海冰。 

  相关成果发表在Earth and Planetary Science Letters期刊上,该项研究获得了国家自然科学基金委与广州地化所项目资助。 

  论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X1830061X  

  

同位素地球化学国家重点实验室 & 科技处 供稿 

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