陳繼濤認(rèn)為，研究發(fā)生在晚古生代大冰期的碳排放和全球變暖事件的影響，這將有助于我們更深入地了解當(dāng)前冰室氣候中地球系統(tǒng)內(nèi)部的相關(guān)和反饋機(jī)制，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)全球氣候變化和生物多樣性的發(fā)展趨勢(shì) 。
3一億年前的石炭紀(jì)，地球和現(xiàn)在不一樣，大片土地集中在低緯度地區(qū)，中國(guó)的華南板塊是海洋中的孤島 。因此，華南板塊發(fā)育大量海相沉積地層，這為研究當(dāng)時(shí)的海洋環(huán)境提供了很好的樣本 。
貴州羅甸那青剖面發(fā)育了世界罕見(jiàn)的、連續(xù)出露的石炭紀(jì)海相地層，完整記錄了晚石炭世海水的地球化學(xué)信息 。
研究人員已經(jīng)在這里進(jìn)行了近十年的地層學(xué)研究、古生物學(xué)、沉積學(xué)、沉積地球化學(xué)、數(shù)值模擬與其他學(xué)科的綜合研究，這是首次在晚石炭世的冰川氣候中發(fā)現(xiàn)巨大的碳排放事件 。
為了準(zhǔn)確還原當(dāng)時(shí)的環(huán)境變化，他們的采樣精度達(dá)到厘米級(jí)，對(duì)樣品進(jìn)行了碳、鈾同位素、常量和微量元素等測(cè)試分析 。獲取數(shù)據(jù)，然后導(dǎo)入全球碳循環(huán)模型（LOSCAR），對(duì)碳排放和碳源進(jìn)行了數(shù)值模擬，并且使用偶聯(lián)的碳-鈾模型計(jì)算了當(dāng)時(shí)全球海洋缺氧的程度，最后，使用更全面的地球系統(tǒng)模型（CESM）執(zhí)行數(shù)據(jù)模擬，最后，建立了碳排放與海洋缺氧面積的關(guān)聯(lián)機(jī)制 。
研究結(jié)果表明，晚石炭世（約3.04億年前）在冰室氣候下，約9一萬(wàn)億噸碳30萬(wàn)年后被排放到大氣中，從而導(dǎo)致當(dāng)時(shí)全球氣候顯著變暖 。在此期間，海水表面溫度上升了約4攝氏度，全球海洋缺氧面積增加了18%，從4%擴(kuò)張至22%，海洋生物多樣性在短時(shí)間內(nèi)大幅下降 。
科技日?qǐng)?bào)
“根據(jù)我們的研究，那時(shí)，海洋中的有孔蟲(chóng)、珊瑚、果足類動(dòng)物大量死亡 。這些是底棲生物，當(dāng)海洋缺氧時(shí)，首先，這些行動(dòng)能力相對(duì)有限的生物受到影響 ?！标惱^濤說(shuō) 。
研究全球變暖，要考慮氣候背景
研究人員推測(cè)，晚石炭世的巨量碳排放，與大范圍的火山爆發(fā)有關(guān)，根據(jù)其他學(xué)者的研究，現(xiàn)在的歐洲、澳大利亞和其他地區(qū)，當(dāng)時(shí)有大規(guī)模的火山活動(dòng) 。
石炭紀(jì)是集中成煤期，大量植物以固體碳的形式埋在地下，巖漿可能會(huì)在噴發(fā)前侵入這些煤層，導(dǎo)致碳排放在短期內(nèi)迅速增加 。
為什么要研究溫室氣體排放、全球變暖，我們需要考察地球的大氣候背景？陳繼濤說(shuō)，所謂差之千里，在冰氣候和溫室氣候下，全球變暖的后果可能會(huì)大不相同，必須經(jīng)過(guò)科學(xué)論證 。
通過(guò)比較地質(zhì)歷史中不同氣候環(huán)境下的碳排放事件及其引起的全球變暖和海洋缺氧，研究小組首次提出，在相同的碳排放率下，與溫室氣候相比，在在冰氣候下，海洋可能處于更嚴(yán)重的缺氧狀態(tài) 。
他們推測(cè)，這主要有三個(gè)原因：第一，在全球變暖的冰室氣候中，融化的冰川降低了地球表面的反照率，從而推動(dòng)溫度進(jìn)一步上升；第二，這一全球變暖事件削弱了北半球的經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流，增強(qiáng)海洋溫躍層分層，從而降低海洋表層海水的混合深度，導(dǎo)致海洋中氧氣含量減少；第三，全球變暖導(dǎo)致冰川融化，大片土地暴露在外，受到風(fēng)化，導(dǎo)致磷和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入海洋，促進(jìn)初級(jí)生產(chǎn)力，消耗海水中的大量氧氣 。
9一萬(wàn)億噸碳30萬(wàn)年后被排放到大氣中，聽(tīng)起來(lái)很神奇，但是比起近200人類活動(dòng)造成的溫室氣體排放，遠(yuǎn)非如此 。
以2018年為例，全球二氧化碳排放量是340億噸，轉(zhuǎn)換成固體碳合同93億噸，而晚石炭世的巨量碳排放約為每年3000萬(wàn)噸，前者比后者多幾百倍 。
根據(jù)世界氣象組織的觀察，全球大氣中二氧化碳的濃度是2019已經(jīng)突破了410ppm（百萬(wàn)分之幾410），為過(guò)去80萬(wàn)年新高 。2022年3月，這個(gè)數(shù)字又上升到了418.81ppm（百萬(wàn)分之幾418.81） 。
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