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地球圈层相互作用中的深海过程和深海记录（II）：气候变化的热带驱动与碳循环 总被引：1，自引：3，他引：1
地球轨道变化驱动冰期旋回的理论是气候演变研究在20世纪的最大突破。然而以65°N太阳辐射量为准的传统轨道理论，忽视了低纬区和碳循环的作用。本项目以“西太平洋暖池”为重点，通过地质资料和气候数值模拟的结合，揭示了“西太平洋暖池”和东亚季风发育的阶段性，发现了暖池海区冰消期表层水升温超前于北半球冰盖的融化。在南沙海区发现了碳同位素有40~50万年长周期，经过全球对比和对意大利上新世地层的实测与分析，证明这是世界大洋碳储库对于地球运行轨道偏心率长周期的响应，并推测是通过浮游植物群改变有机碳在海洋碳沉积中的比例所致。研究表明热带驱动和碳循环在气候演变中重要性，其正确认识是预测气候长期演变趋势的前提。是“深海973”项目总结报道之后的续篇，对上述成果作专题讨论。 相似文献
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气候变化轨道驱动的发现,使古气候研究进入了定量探索变化机理的新阶段。然而经典版本的米兰科维奇学说只考虑北半球高纬区的辐射量变化,与新发现的地质记录和热带过程在现代气候中所起的作用相矛盾。文章简要地综述以贸易风与季风系统为主的低纬过程如何响应轨道变化,指出岁差与偏心率周期通过驱动热带过程影响全球气候的重要性,建议在古气候研究中发展新思路,重视区别高、低纬区不同过程的轨道周期,从高、低纬区相互作用的角度研究气候变化的机理。 相似文献
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气候演变中的冰和碳 总被引：18，自引：0，他引：18
地质历史上充满着冰盖消长 (“暖室期”和“冰室期” ,“冰期”和“间冰期”)与大气CO2 增减的周期性变化 ,而两者之间的关系并不清楚。由于冰盖变化的地质标志比大气CO2 变化的标志容易认识 ,长期以来古气候研究侧重“冰” ,而对“碳”即碳循环的研究不足 ,通常将碳循环的变化解释为冰盖变化的结果。近年来越来越多的发现表明 ,单纯用水循环的物理过程不能解释冰盖演变的许多现象 ,而且大气CO2 变化往往领先于冰盖。揭示碳循环变化对冰盖演变的影响 ,认识生物地球化学过程在冰期旋回中的作用 ,将不同纬区对地球轨道驱动全球气候的影响区分开来 ,才有可能正确预测未来气候的演变方向。 相似文献
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《地球科学进展》2017,(12)
2013年启动的国际大洋发现计划(IODP)针对当前大气温室气体浓度急剧升高和全球变暖的气候变化现状,提出全球气候对CO2增高的响应、冰盖和海平面对全球变暖的响应、中—低纬水文循环的变化机制以及海洋碳化学体系的缓冲能力等4个科学挑战。截至2017年8月已经完成的8个IODP气候变化主题航次聚焦于亚洲—太平洋—印度洋区域的季风过程和西太平洋暖池的新生代演变,着重探索轨道—千年尺度上亚洲季风系统的变化特征和主导机制,以及构造时间尺度上亚洲季风与青藏高原隆升和剥蚀的动力联系。未来2年IODP将瞄准南半球高纬的冰盖、海冰、洋流和碳循环等气候因子,重点考察新生代西南极冰盖和海冰变化、白垩纪和古近纪南大洋的海洋环流和碳循环等。因此,IODP旨在深入探索以亚洲季风和西太平洋暖池为代表的热带海洋气候过程和以西南极冰盖为代表的高纬气候因子在多种时间尺度上的演变,为认识当前气候变化、预测未来气候趋势提供自然变化的科学依据。中国的优势在于全球季风概念和热带驱动假说方面的研究,特别是巽他陆架的气候效应。 相似文献
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近十年来,我国在亚洲大陆边缘沉积学和古海洋学研究中取得了突破性进展。在空间上,对北起拉普捷夫海、南至孟加拉湾的广大海域进行了沉积物调查取样,开展了跨纬度"源-汇"过程研究,建立了陆架第四纪高分辨率地层层序,初步揭示了构造运动、海平面变化、亚洲季风、海冰、海流以及人类活动等因素在不同时空尺度上对亚洲大陆边缘"源-汇"过程的基本控制作用。在南海通过国际大洋钻探获取的沉积记录,发现了低纬区水、碳循环直接响应地球轨道变化的证据,提出了低纬过程也能驱动全球气候变化的新认识。通过现场观测,揭示了台风、风暴潮、热带风暴等对陆架沉积和动力过程的影响,阐述了内孤立波、中尺度涡、等深流和浊流等在南海沉积物输运中的作用。对末次冰期以来暖池、黑潮、北太平洋中层水等的演化及其对沉积作用的影响研究也取得了创新性的成果。未来亚洲大陆边缘沉积学的研究应加强现代沉积过程的长期连续观测,重视地质记录中环境演变信号的精确解译,深化数值模拟技术和海洋沉积大数据的挖掘与使用。 相似文献
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热带西太平洋对现代全球气候系统有举足轻重的影响,其中"西太平洋暖池"区的变异对调节全球气候发挥着极为重要的作用。越来越多的证据表明在轨道—亚轨道尺度上暖池对全球古气候的变化也有着重要的调控作用,低纬热带西太平洋已成为近十几年来古海洋学研究的重点地区之一。从表层海水古温度和古生产力记录、千年尺度的快速气候变化、厄尔尼诺—南方涛动(El Nio-Southern Oscillation,ENSO)式变化以及暖池强弱变动及其位移等角度梳理了西太平洋暖池区古海洋学研究的现状,综述了目前对暖池区海洋环境演化及其气候效应的已有认识,针对目前暖池区古环境研究的状况探讨了未来工作中应重视的科学问题。 相似文献
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中中新世气候转型(14.2～13.9 Ma)是全球联动的一个快速气候变化事件,冰盖、洋流和碳循环均发生显著变化,厘清其驱动机制对理解新生代全球变冷有重要意义。对此已有研究提出2种假说：一种重视洋流重组,另一种则突出碳循环的重要性,但二者都无法完美解释中中新世气候转型的种种现象。实际上,冰盖—洋流—碳循环三者形成耦合的系统,共同造成地球气候变化。综合已有的地质记录,两类机制均导致深部大洋碳储库增大,大气p CO2降低,并进一步促进气候变冷和冰盖增长,表明不同子系统之间的耦合作用引起气候突变。相较于碳循环过程和冰盖变化,学术界对中中新世气候转型期间洋流变化的了解较少,特别是南大洋和太平洋深部水团。未来的研究应聚焦于深部太平洋的洋流变化,以便更全面地完善对中中新世气候转型的理解。 相似文献
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《地球科学进展》2017,(12)
南北极在全球海平面变化和碳循环中扮演着关键角色,并蕴藏着地球如何从新生代初期的温室转向现代冰室演变过程的关键信息,因而成为地球科学研究的热点地区。极地地质钻探计划(如DSDP/ODP/IODP/ICDP)研究所取得的成就令人瞩目,刷新了人类对过去全球变化的认识,成为探究地球气候系统演化的一个窗口。通过这些钻探计划,发现了新生代以来气候变冷,南北极冰盖几乎同时形成;揭示了南极冰盖形成和陆地风化的加剧,导致南极中深层水和底层水的生产加速并向北推进,造成全球大洋环流的重大变化;南大洋对大气CO_2的调控作用、全球大洋深部循环、营养盐的分布和海洋生产力等多方面在不同时间尺度上都发挥着重要作用;检验了南北极冰盖形成和消融与海平面变化的关系,为人类预测未来海平面变化提供了历史依据。未来的南北极国际大洋发现(IODP)计划将继续关注于极地冰盖的演变历史、南大洋古海洋学演变历史,追踪北极海—陆环境的联系及其对全球气候的影响。这些结果将对未来全球气候预测提供重要的参考和边界条件。 相似文献
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全球大洋深海有孔虫碳同位素(δ13C)记录中广泛发现40万年周期,这一周期可能与偏心率长周期的轨道驱动有关.1.6 Ma以来,δ13C的这一长周期拉长到50万年,且重值期不再与偏心率低值对应.目前对δ13C 40万年周期的成因及其周期拉长的机制还不明确.这里使用了包含9个箱体的箱式模型,用于研究热带过程与冰盖相互作用及其对大洋碳循环的影响.模拟结果显示当北半球高纬海区海冰迅速增大时冰盖迅速融化,进入冰消期,而当海冰快速消失后,冰盖则重新缓慢增长.冰盖变化具有冰期长,间冰期短的非对称形态.在季节性太阳辐射量的驱动下冰盖变化具有10万年冰期-间冰期旋回.当冰盖融化速率受北半球高纬夏季太阳辐射量控制时,冰盖变化的岁差周期明显加强,相位与地质记录一致,说明轨道驱动可以通过非线性相位锁定机制使冰盖变化与其在相位上保持一致.海冰的阻隔效应使大气中CO2在冰消期时增多.冰期时大洋环流减弱使大气中CO2逐渐减少.当模型只有ETP驱动的风化作用而不考虑冰盖变化时,模拟的δ13C记录显示极强的40万年周期,体现了大洋碳储库对热带风化过程的响应.当同时考虑冰盖变化和风化作用时,模拟的δ13C结果中40万年周期减弱而10万年周期加强,并且40万年周期上碳储库与偏心率的相位与不考虑冰盖变化时的相位也存在差异,反映了冰盖变化引起的洋流改组压制了大洋碳循环对热带过程的响应. 相似文献
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北方针叶林对气候变化响应的研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
北方针叶林地处北半球中高纬度地区,增温剧烈,是受气候变化影响最显著的地区之一.据预测,在未来气候变化情景下,北方针叶林将向北迁移,且可能完全移出我国,从而将对气候系统及全球碳收支产生重要的反馈作用.因此,北方针叶林在气候变化与全球碳收支中具有十分重要的作用.从气候变化的影响及碳循环研究方面综述了北方针叶林近年来的最新研究进展,探讨了未来北方针叶林拟重点加强的研究领域,为深入理解北方针叶林对气候变化的响应、制定适宜的气候变化对策提供参考依据. 相似文献
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The Antarctic and the Arctic regions play a key role in global sea level change and carbon cycle, and reserve key information of the Cenozoic transition from a green-house to an ice-house Earth. They have become hot spots in earth science studies. The geological drilling projects in both polar regions (e.g., DSDP/ODP/IODP/ICDP) have achieved remarkable successes, which have freshened the knowledge of global environmental and climatic evolution. Along with the Cenozoic global cooling, the timing of glaciation was almost synchronous on both the Antarctic and the Arctic. Accompanied with the Antarctic ice sheet build-up and increased terrestrial weathering, the enhanced formation of Antarctic Bottom Water exerts significant impact on global ocean circulation. The volume of unstable West Antarctic Ice Sheet fluctuates during glacial-interglacial periods showing 40 ka obliquity cycles, its volume significantly reduced or collapsed during several peak interglacials or long warm intervals. The Southern Ocean plays a significant role modulating atmospheric CO2 concentration, global deep water circulation and nutrient distribution, productivity at different time scales. Sea level responses to the waxing and waning of polar ice sheets at different time intervals were tested, which provide valuable clue for predicting future sea level changes. The upcoming IODP drilling projects on polar regions will keep focusing on the high latitude ice sheet development, Southern Ocean paleoceanographic evolution, land-ocean linkages in the Arctic, and the impacts on the global climate, which will provide important boundary conditions for predicting global future climate evolution. 相似文献
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燃烧形成的黑碳粒子进入大气中可影响辐射平衡,导致全球气候变暖,其沉降在河流、湖泊、海洋、土壤等环境中对全球生物地球化学循环起到重要的作用,成为当前国际地球科学研究的热点问题。综述了黑碳的定义及排放、沉降、降解过程,并总结了其在现在及过去环境和气候系统中的重要作用与研究意义。黑碳是全球惰性有机碳库的重要组成部分,在全球慢速碳循环中发挥潜在作用。因其具有很强的吸光特性,它在区域气候变暖过程中扮演重要角色。沉降在不同地质载体中的黑碳难以降解,可以保存几百万年,为地质历史时期古气候和古环境重建研究提供重要信息。海洋沉积物过去数百万年的黑碳记录指示了天然火的演化信息,晚第四纪黄土剖面黑碳也指示了天然火的变化信息,最近千年的湖泊和冰芯黑碳记录既反映了天然火的信息,也指示人类活动的信号。未来黑碳研究应进一步关注标准测量方法,以真正理解黑碳在全球气候与环境系统中的作用。 相似文献
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Nie Hongtao Wang Rui Zhao Wei Luo Xiaofan Qi Di Lu Youyu Zhang Yuanhui Wei Hao 《地球科学进展》2017,32(10):1084-1092
Challenged by the enormous pressure to reduce the global carbon emission, it is expected that the Arctic Ocean could absorb additional atmospheric CO2 with the retreating of sea-ice. The Chukchi Sea and adjacent waters, characterized by the highest carbon fixation in the global ocean and large carbon flux into the deep-ocean for sequestration, make substantial contributions to carbon cycling in the entire Arctic Ocean. Understanding the response mechanism of carbon cycling in this region to the rapidly changing environment is the foundation for the prediction of carbon sink in the Arctic Ocean. However, the response of carbon absorption and storage to climate change is still controversial, and the main controlling factors of the carbon cycle process remain unclear.Thus, to establish high-resolution coupled ocean-ice-carbon models can explore the influence of sea ice retreat on atmospheric CO2 and the vertical sinking carbon fluxes in Chukchi Sea, estimate the effectiveness of growing inflow and slope upwelling on carbon sink/source patterns, discuss the response of deep-ocean carbon sequestration to the changing environment, and evaluate the effectiveness of continental shelf pump in the Chukchi Sea as well as its role in the global carbon sink. Based on the challenge for the research of the Chukchi Sea carbon cycle research with rapidly changing climate, the basic ideas of establishing Arctic Ocean carbon cycling model as well as its key scientific issues to be resolved were proposed. 相似文献
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煤层气的成因研究可以为煤层气勘探与开发提供科学依据,然而,煤层气的氢碳同位素组成受多种因素的影响,以前较多的研究是成气母质性质和成熟度对煤层气氢碳同位素的影响,对于成煤物质形成的气候环境对热解煤层气同位素的影响尚不清楚.热解模拟了高纬度寒冷干旱和低纬度热带湿润环境的草本泥炭,对热解烃类气体的氢碳同位素组成及其差异性进行了研究.研究结果表明:与低纬度热带湿润环境中形成的草本泥炭相比较,高纬度寒冷干旱环境的草本泥炭热解甲烷、乙烷和丙烷具有轻的氢同位素组成和重的碳同位素组成,并且从泥炭连续热解至Ro分别为2.5%、3.5%和5.5%时,甲烷、乙烷和丙烷δD值分别平均降低-17‰~-10‰、-32‰~-28‰和-25‰~-17‰,甲烷和乙烷δ13C值分别平均升高2.9‰~3.6‰和0.9‰~1.1‰.认为这种同位素差异起因于气候环境对形成泥炭的植物氢碳同位素组成的影响.建立了高纬度寒冷干旱和低纬度热带湿润环境中形成的成煤有机质热解烃类气体氢碳同位素组成与Ro之间的关系式,同时也建立了烃类气体的碳和氢同位素之间的关系式.这些研究成果为不同气候环境下形成的成煤有机质生成的煤层气成因研究提供了科学依据. 相似文献
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Ju Weimin Fang Hongliang Tian Xiangjun Jiang Fei Zhan Wenfeng Liu Yang Wang Zhengxing He Jianfeng Wang Shaoqiang Peng Shushi Zhang Yongguang Zhou Yanlian Jia Binghao Yang Dongxu Fu Yu Li Rong Liu Jingxian Wang Haikun Li Guicai Chen Zhuoqi 《地球科学进展》2016,31(11):1105-1110
The Paris agreement signed in April, 2016 aims to balance global anthropogenic carbon emissions and terrestrial carbon sinks by the middle of the 21st century. To fulfill this goal, it is necessary to calculate carbon fluxes of different regions reliably. The global carbon assimilation system is an effective technique for achieving this goal. The Ministry of Science and Technology of China supports the project entitled as study on the global carbon assimilation system based on multisource remote sensing data through the national key research and development programs for global change and adaptation during the thirteen-five period. This project will develop synergic inversion techniques for retrieving key parameters of biological and atmospheric cycles and for assimilating multisource remote sensing and ground based data. Then, the high resolution global carbon assimilation system coupled with an ecological model will be constructed. This system is able to assimilate jointly multisource observation data and to optimize key model parameters, photosynthesis and respiration carbon fluxes of global terrestrial ecosystems, and anthropogenic carbon emission fluxes of key regions. This system will be used to study quantitatively the spatial and temporal patterns of carbon fluxes of global terrestrial ecosystems and anthropogenic carbon emission fluxes of key regions and to identify the mechanisms driving the global terrestrial carbon sinks and sources. The outputs of this study will be helpful for the fulfillment of the key research and development programs for global change and adaptation and provide valuable data and technical support for the decision-making in China. 相似文献
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白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化研究 总被引：12，自引：0，他引：12
国家重点基础研究发展计划（973）项目“白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化”，将以白垩纪与碳循环相关的重大地质事件和温室气候变化的关系为主线，以大洋缺氧事件—富氧作用转变过程和机制研究为突破口，进行海陆相整合研究，重点追溯东特提斯洋和我国大陆地球表层系统重大地质事件的记录，探讨这些事件与碳循环、快速气候变化的正/负反馈机制。项目将充分利用中国大陆发育完好的白垩纪海相、陆相地层及古生物记录，通过松辽盆地白垩系科学钻探全岩芯取样和多学科综合研究的途径，着眼于厘定反映地质事件和气候变化的层位及标志和时间格架，解决高分辨率海、陆相沉积事件的精确对比，分析地层记录中气候标志和古生物类群的地理分布，集中研究陆地和海洋环境对同一事件的响应机制，重溯白垩纪地球表层系统重大地质事件过程及成因，探究陆相烃源岩大规模形成、陆地生物群更替与温室气候变化和碳循环之间的正/负反馈关系和机制等科学问题，为预测全球长时间尺度上的气候变化趋势提供科学依据。 相似文献