地層“氣候日記”揭示5600萬(wàn)年前地球如何變暖

5600萬(wàn)年前，地球經(jīng)歷了一次災(zāi)難性的全球變暖事件。7月7日，記者從海南大學(xué)南海海洋資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室了解到，該實(shí)驗(yàn)室姜仕軍教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)，通過(guò)高精度地質(zhì)記錄與地球系統(tǒng)模型模擬，精準(zhǔn)捕捉到此次變暖之前的一次二氧化碳快速釋放事件，揭示了地質(zhì)深時(shí)快速碳釋放觸發(fā)全球變暖的機(jī)制，為理解當(dāng)今極端氣候事件提供參考。相關(guān)成果近日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》。

 

古新世—始新世極熱事件（PETM）是中生代以來(lái)最劇烈的全球變暖事件，由大量輕碳短期內(nèi)釋放引發(fā)，導(dǎo)致全球升溫5℃至6℃，大氣二氧化碳濃度急升，海洋酸化和缺氧加劇，并引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)重組，堪稱一場(chǎng)氣候?yàn)?zāi)難。

 

在這場(chǎng)變暖來(lái)臨前，地質(zhì)記錄曾捕捉到一個(gè)“預(yù)警信號(hào)”：一次持續(xù)時(shí)間更短、幅度更小的碳同位素負(fù)偏事件（POE），仿佛暴風(fēng)雨前的第一聲雷鳴，但兩者之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制尚不清晰。

 

姜仕軍團(tuán)隊(duì)盯上了我國(guó)新疆庫(kù)孜貢蘇剖面的沉積地層，這里的地層存儲(chǔ)著千萬(wàn)年來(lái)地球氣候的“日記”。通過(guò)多指標(biāo)分析和地球系統(tǒng)模型cGENIE雙重反演模擬，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性開(kāi)展敏感性模擬實(shí)驗(yàn)，重建了POE期間百年至千年尺度的海洋碳循環(huán)和環(huán)境變化，確認(rèn)POE在全球范圍內(nèi)具有同步性。結(jié)果顯示，POE持續(xù)時(shí)間短、碳同位素負(fù)偏幅度小約1‰至2‰，伴隨輕微增溫、淺海酸化、陸源輸入增加、微生物群落重組以及淺海環(huán)境低氧化趨勢(shì)。

 

進(jìn)一步分析表明，POE期間，碳排放速率約為每年10億噸，與20世紀(jì)60年代人類化石燃料排放水平相當(dāng)，使大氣二氧化碳濃度在百年至千年內(nèi)升高約40%，與過(guò)去60年增幅相當(dāng)。模擬結(jié)果和地質(zhì)證據(jù)共同表明，POE碳源主要來(lái)自北大西洋火成巖省早期火山活動(dòng)，巖漿侵入富含有機(jī)質(zhì)沉積層引發(fā)熱解，瞬間“烤”出巨量二氧化碳，引發(fā)一場(chǎng)“碳爆炸”。這次“閃電式”碳釋放擾動(dòng)了全球碳循環(huán)，為隨后規(guī)模更大、影響更劇烈的PETM極端氣候埋下伏筆。

 

5600萬(wàn)年前，地球用一次“自然實(shí)驗(yàn)”演示了快速碳釋放的后果，今天，人類正以更快的速度往大氣中“灌”二氧化碳。姜仕軍提醒，研讀地球氣候歷史可以發(fā)現(xiàn)，一旦碳排放突破臨界點(diǎn)，氣候系統(tǒng)可能像多米諾骨牌一樣崩塌，觸發(fā)更大危機(jī)。“我們必須在碳積累達(dá)到引爆點(diǎn)前盡快減排，才能避免重演PETM式全球氣候?yàn)?zāi)難。”姜仕軍說(shuō)。