三億年前的巨量碳排放導致全球變暖與海洋缺氧

[本刊訊] 在國家自然科學基金項目等資助下，由中國科學院南京地質(zhì)古生物研究所陳吉濤領銜的國際合作團隊對我國華南石炭紀地層開展了沉積學、地層學、沉積地球化學、數(shù)值模擬等多學科綜合交叉研究，首次發(fā)現(xiàn)石炭紀晚期冰室氣候下的一次巨量碳排放及其引起的全球變暖和海洋缺氧事件。相關研究結(jié)果以“地球上次冰室氣候下的全球變暖及海洋缺氧”為題，于2022年5月2日在《美國科學院院報》（PNAS）上在線發(fā)表。

近百年來全球氣溫快速升高，為了找到冰室氣候背景下的全球變暖與海洋缺氧、生物多樣性變化的內(nèi)在關系，研究人員通過對地球歷史的冰室氣候研究以尋找答案。其中，3.6—2.8億年前的晚古生代大冰期是陸生高等植物及陸地生態(tài)系統(tǒng)建立以來，唯一一次記錄了地球由冰室氣候向溫室氣候轉(zhuǎn)變的地質(zhì)時期，當時的CO2和O2濃度也與現(xiàn)代的相當，可與現(xiàn)今人類生存的冰室氣候環(huán)境進行很好的類比。

我國貴州羅甸納慶剖面發(fā)育了鮮有的石炭紀海相地層，完整記錄了該時期海水的地球化學信息。研究人員通過對該剖面碳酸鹽巖的碳和鈾同位素及主微量元素的測試分析及多重數(shù)據(jù)模擬，發(fā)現(xiàn)石炭紀晚期（約3.04億年前）冰室氣候下，約9萬億噸碳在30萬年內(nèi)排向大氣，從而引起了當時全球氣候的顯著變暖。期間表層海水溫度升高約4℃，全球海洋缺氧面積擴張至22%，海洋生物多樣性顯著下降。由此研究團隊首次提出，在同樣的碳排放速率下，相較于溫室氣候，冰室氣候下的海洋可能會出現(xiàn)更嚴重的缺氧狀態(tài)。2019年全球排放的CO2約為340億噸，排放速率是石炭紀晚期的數(shù)百倍之多。這項研究將有益于更深入理解在冰室氣候下，地球系統(tǒng)內(nèi)部的關聯(lián)與反饋機制，為人類如何應對未來可能發(fā)生的極端氣候提供借鑒。（方德聲）