Long-term cycles in thecarbon reservoir of the Quaternary ocean: a perspective from the South China Sea http://nsr.oxfordjournals.org/content/1/1/119.abstract Hot! 由同济大学汪品先院士作为第一作者和通讯作者撰写的综述文章 Long- termcycles in the carbon reservoir of the Quaternary ocean: a perspective from the South China Sea （译名：从南海看第四纪大洋碳循环的长周期）已在 National Science Review （ NSR ） 2014 年 3 月份的创刊号 上发表。 第四纪古气候研究的重点在于冰期旋回，地球轨道的周期性变化引起了 4 万年到 10 万年的冰期 / 间冰期的交替。近年来随着深海和冰芯等研究的进展，第四纪高分辨率的记录延伸到了百万年的尺度，结果发现在冰期旋回之上叠加着更长的周期，因而即使在轨道参数相似的条件下，各个间冰期也可以有显著的不同。本篇综述，是在南海大洋钻探 184 航次发现碳同位素（ d 13 C ）长周期（ 10 5 年）的基础上，论证在地球系统的水循环（冰盖变化）和碳循环（海洋生物地球化学变化）中，普遍存在这类长周期，而两者之间的相互联系，导致了第四纪气候环境变化的一系列重大事件。 1999 年南海大洋钻探 184 航次， 发现最近百万年来的深海沉积有 d 13 C 的 50 万年左右的长周期，并且普遍存在于世界各大洋（图 1 ），属于大洋碳储库的长期变化的反映。其实在早于 160 万年的大洋地层中，广泛存在着 d 13 C 的 40 万年长偏心率周期，同时也呈现于碳酸盐保存和多种生物地球化学的记录之中，推测是偏心率调控下全球季风演变的反映。具体说，低纬轨道驱动的全球季风，控制着陆地向海洋输送营养物质的数量，改变了海洋中颗粒有机碳与溶解有机碳的比例（ POC/DOC ），进而引起 d 13 C 的 40 万年周期变化。 图 1 ： 160 万年以来大洋碳储库变化的三大阶段。 (A) 南海大洋钻探 ODP 1143 井碳同位素重值 (δ 13 C max ) 事件划分的三大阶段； (B) 亚热带南大西洋磁化率数据划分的三大阶段： 10 万年周期阶段、过渡期和 4 万年周期阶段； (c) 地球轨道偏心率。 到了距今 160 万年前，大洋环流发生重大改组，南大洋由于深层水与上层水体隔离，形成全球最大的海洋碳储库。从此以后，大洋碳储库不但受到低纬季风演变的影响，还要受到两极冰盖消长的控制，使得海洋 d 13 C 记录中的 40 万年长周期“延长”到 ~50 万年（图 1 ）；反之，大洋碳储库的变化又会促使冰期旋回转型。近百万年来，地球气候冰期旋回经历了两次转型： 90 万年前的 “ 中更新世转型 ” （ MPT ），和 40 万年前的 “ 中布容 ” 事件（ MBE ），结果都是北极冰盖的变幅增大。而两次转型之前都是先有南极融冰事件，再有大洋碳储库的碳同位素重值期（ d 13 C max-III 和 d 13 C max-II ），然后才是北极冰盖变幅剧增，实现冰期旋回的转型（图 2 ）。由此推测：第四纪以来北极冰盖消长转型的根源，或许还在于南大洋海流改组造成的大洋碳循环长周期变化（附表）。 图 2 ： 南海大洋钻探 ODP 1143 井记录的晚更新世重大事件。 (A) 底栖有孔虫氧同位素； (B) 底栖有孔虫碳同位素； (C) 小型颗石藻 Gephyrocapsa 丰度； (D) 表层海水温度。红色方框指示两组事件： I 为碳同位素重值期 δ 13 C max III 与中更新世转型 MPT ， II 为碳同位素重值期 δ 13 C max II 与 “ 中布容 ” 事件 MBE 。碳同位素重值期用黄色阴影标出， MPT 和 MBE 用蓝色阴影标出。 附表: 第四纪 气候转型过程中的两组重要 事件，发生顺序用深海氧同位素期次进行编号 事件 MPT MBE 表层海水温度 西南极冰盖融化 31 15-13 南半球变暖 碳同位素重值期 29-25 13 保持相对温暖 北极冰盖扩张 22 12 急剧变冷 北极冰盖融化 21 11 急剧变暖 原文详见 National Science Review 网站： REVIEWS: GEOSCIENCES PinXian Wang, QianYu Li, Jun Tian, ZhiMin Jian, ChuanLian Liu, Li Li and WenTao Ma Long-term cycles in the carbon reservoir of the Quaternary ocean: a perspective from the South China Sea Natl Sci Rev nwt001 first published online December 31, 2013 doi:10.1093/nsr/nwt028 (25 pages) o Abstract o Full Text (HTML) o Full Text (PDF)
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