登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《中国科学院海洋研究所在热带边缘海全球碳循环和气候变化效应研究方面获新进展》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： liguiju
  • 发布时间：2021-03-06

  • 近日，由中国科学院海洋研究所常凤鸣课题组和万世明课题组共同主导，法国巴黎-萨克雷大学、美国路易斯安那州立大学、韩国海洋科学技术院、自然资源部第一海洋研究所合作完成的研究论文“Enhancements of Himalayan and Tibetan erosion and the produced organic carbon burial in distal tropical marginal seas during the Quaternary glacial periods: An integration of sedimentary records”在国际地学刊物Journal of Geophysical Research: Earth Surface在线发表。该研究基于多学科交叉和多圈层集成，在国际上首次定量探讨了第四纪阶段喜马拉雅山-青藏高原周边热带边缘海的全球碳循环和气候变化效应，并进一步丰富了亚洲大陆边缘沉积物“源-汇”过程的研究内容。

    喜马拉雅山-青藏高原高海拔地区的强物理剥蚀作用是地球上最为典型的地表过程之一，进而为其周边海域提供了巨量的陆源物质。仅孟加拉湾地区沉积的、上述来源为主的有机碳通量就占到了当前全球海洋中有机碳埋藏总量的~10%-20%，这也与前人对该地区晚新生代以来构造时间尺度上的研究结果高度一致（平均为15%）。然而，迄今为止科研界对于第四纪阶段这些热带边缘海区在全球碳循环和气候变化中的重要性仍知之甚少，尤其是在定量评估层面上。

    该研究通过系统对比阿拉伯海、孟加拉湾和南海南部深水区十余根高质量沉积物岩芯剖面的高分辨率综合沉积记录发现：第四纪冰期阶段喜马拉雅山-青藏高原高海拔地区的物理剥蚀作用增强，再加上此时南海南部广泛出露大陆架上松散沉积物的活跃化学风化作用，从而为研究区带来了大量的陆源碎屑物质、营养物质和有机质，进而刺激了海表生物生产力的勃发及海底有机碳埋藏通量的增加。这可解释第四纪冰期阶段大气中温室气体——二氧化碳浓度降低量的~7%。再结合该研究团队之前报道的、此时广泛出露的热带大陆架上松散硅酸盐强化学风化作用的二氧化碳消耗能力（占其降低量的~19%），可见热带地区对第四纪冰期阶段二氧化碳浓度降低（占其降低量的~1/4）和全球变冷的重要贡献。

    中国科学院海洋研究所徐兆凯研究员为论文第一作者。系列研究成果得到了国家自然科学基金、国家自然科学基金委员会与山东省人民政府海洋科学研究中心联合资助项目、中国科学院战略性先导科技专项、国家海洋局全球变化与海气相互作用专项、青岛海洋科学与技术试点国家实验室鳌山科技创新计划和中国科学院科技创新交叉与合作团队等项目联合资助。

    相关论文信息：

    Zhaokai Xu, Shiming Wan, Christophe Colin, Peter D. Clift, Fengming Chang, Tiegang Li, Hongjin Chen, Mingjiang Cai, Zhaojie Yu, Dhongil Lim. Enhancements of Himalayan and Tibetan erosion and the produced organic carbon burial in distal tropical marginal seas during the Quaternary glacial periods: An integration of sedimentary records. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 2021, 126: e2020JF005828. https://doi.org/10.1029/2020JF005828.

    Zhaokai Xu, Shiming Wan, Christophe Colin, Tiegang Li, Peter D. Clift, Fengming Chang, Rongtao Sun, Zhaojie Yu, Dhongil Lim. Enhanced terrigenous organic matter input and productivity on the western margin of the Western Pacific Warm Pool during the Quaternary sea-level lowstands: Forcing mechanisms and implications for the global carbon cycle. Quaternary Science Reviews, 2020, 232:106211. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106211.

    Zhaokai Xu, Tiegang Li, Peter D. Clift, Shiming Wan, Xiaohua Qiu, Dhongil Lim. Bathyal records of enhanced silicate erosion and weathering on the exposed Luzon shelf during glacial lowstands and their significance for atmospheric CO2 sink. Chemical Geology, 2018, 476: 302-315. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2017.11.027.

    Shiming Wan, Peter D. Clift, Debo Zhao, Niels Hovius, Guy Munhoven, Christian France-Lanord, Yinxi Wang, Zhifang Xiong, Jie Huang, Zhaojie Yu, Jin Zhang, Wentao Ma, Guoliang Zhang, Anchun Li, Tiegang Li. Enhanced silicate weathering of tropical shelf sediments exposed during glacial lowstands: A sink for atmospheric CO2. Geochemica et Cosmochimica Acta, 2017, 200: 123-144. http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2016.12.010.

  • 原文来源：http://www.qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202103/t20210302_5966296.html
154浏览量
原文链接
相关报告

  • 《中国科学院海洋研究所在北太平洋海水涩度年代际变化研究方面取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2022-03-20
    • 近日，中国科学院海洋研究所张荣华研究团队在北太平洋涩度年代际变化及其气候效应研究方面取得新进展，首次从Argo观测资料中发现海水涩度信号存在一个完整的年代际循环过程。研究结果发表在学术期刊Advances in Atmospheric Sciences上。 众所周知，海水是咸的，其盐度和温度共同确定密度，又进一步决定海水压力从而控制海水的运动和变化。海洋中温度和盐度的分布、变化及其相互间关系涉及海洋热力学和动力学，一直是海洋科学研究的基本问题。之前的研究大多关注温度的作用，随着盐度观测资料的增多，学者们发现盐度在全球水循环、气候变率和可预报性等方面也起重要作用。海洋中存在两种类型的温盐关系，对应于不同的强迫和反馈过程，对密度等产生不同的影响和气候效应。一种是温盐变化对密度影响是非补偿性的，对密度产生显著的增强效应。这类温盐扰动主要反映了风场的强迫作用，主要反映在温跃层深度变化上，其信号在表层也较为明显(如在海面高度异常中有清楚地显现)，动力学上主要反映了行星波的波动过程(如向西传播的第一斜压罗斯贝波等)。另一种是温盐变化对密度的影响是相互补偿的，可引入涩度这一状态量来描述对海水密度相互补偿的温度和盐度变化现象，如暖而咸（或冷而淡）的海水具有高（低）的涩度，可通过等密度分析来具体定量估算，如在水团分析中经常用涩度来度量在给定的等密度面上海水有多涩（暖而咸）的程度，证实了温盐扰动对密度的影响具有相互补偿的特征。 已有分析表明，涩度信号具有很好的守恒性，便于追踪，是海水物理属性年代际尺度变化现象的一个载体，从而可用涩度来表征年代际时间尺度上温盐扰动所具有的清晰一致的结构特征和时空演变。但由于缺少观测资料，目前对涩度的认知还很有限，例如其时空结构和演变过程及其对海洋环境和气候的影响还不十分清楚；其在连接热带外与热带间充当年代际时间尺度上次表层海洋通道的作用还没有明确的观测证据，特别需要利用长期观测资料来更系统地刻画涩度信号的时空演变，认知其在热带外海洋过程对热带影响中的作用。 为此，张荣华研究团队利用Argo观测到的温度和盐度数据，研究了北太平洋涩度年代际异常及其在海盆尺度上的时空演变特征。利用等密度分析得到涩度变率的三维空间分布。首次发现北太平洋涩度变率存在一个完整的年代际循环过程，分别由一个暖而咸和一个冷而淡的过程所组成。其中暖而咸的涩度正异常信号在2007-2013年间从东北太平洋潜沉进入次表层，之后沿北太平洋副热带流涡顺时针向西南热带海区平流，于2014-2015年到达热带太平洋西边界海区，信号强度明显减弱。另一个海水特性相反的冷而淡的涩度负异常在2014-2020年间也有着类似的演变过程。进一步，通过追踪涩度年代际异常的平流轨迹，发现等密度面上流函数等值线可以充分显示出从东北太平洋露头区到热带西边界的潜沉通道。在海盆尺度上涩度信号演变和相位转换过程中，温跃层潜沉通道中的温度和盐度变化具有高度一致性，反映出对密度的补偿特性。此外，当涩度信号中心传到热带太平洋海区时对应于局地温盐结构的改变，从而产生远程的下游效应。如影响热带海区的层结和稳定度、上层海洋混合等动力过程，从而对热带海洋热力和动力场产生影响（包括海表温度）。这样在年代际尺度上，起源于东北太平洋潜沉过程的涩度信号，表现出沿北太平洋副热带流涡的传播特征和时空演变。另外，还发现南北太平洋中涩度信号传播特征和时空演变的差别。例如，在北太平洋副热带海区潜沉的涩度信号在25 kg m-3的等密度面上随平均环流运动，约5年后到达热带区域；而在南太平洋则只需要2年左右的时间，这种南北太平洋的不对称性和相对重要性可能导致热带海气变率特征的差异性。 当前关于太平洋热带外与热带间相互作用的研究较多地关注于大气过程，对海洋作用的研究比较匮乏。该研究通过分析由盐度效应所引入的涩度这个变量，发现温跃层中的涩度信号在等密度面上有较好的守恒性，反映了海洋中的气候信号长时间记忆能力。这种通过涩度年代际变率的识别及其传播路径的确定，揭示出热带外海洋与热带间存在一个海洋通道，这一潜沉通道的发现有助于阐释北太平洋热带外-热带间海洋过程相互作用和机制，为建立发生在北太平洋的太平洋年代际涛动（PDO）和发生在热带太平洋的ENSO之间的关联提供观测证据，对于解释ENSO的多样性和年代际变化等有重要意义。 该研究由中国科学院海洋研究所博士研究生周光辉和研究员张荣华（通讯作者）共同完成。研究成果获得中国科学院海洋大科学研究中心、青岛海洋科学与技术试点国家实验室、中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目资助。 相关文章链接： Zhou, G. H., and R.-H. Zhang, 2022: Structure and evolution of decadal spiciness variability in the North Pacific during 2004–20, revealed from Argo observations. Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-021-1358-6.
    461浏览量
    原文链接

  • 《中国科学院海洋研究所在白垩纪大洋缺氧事件2期间南半球高纬区水循环响应方面获新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2022-01-28
    • 国际地学刊物《全球和行星变化》（Global and Planetary Change，TOP 5%）近日发表了中国科学院海洋研究所常凤鸣研究组与法国海洋开发研究院、韩国海洋科学技术院、自然资源部第一海洋研究所等单位合作的最新研究成果“Enhanced hydrological cycle during Oceanic Anoxic Event 2 at southern high latitudes: New insights from IODP Site U1516”。该研究基于多学科交叉和多圈层耦合，在国际上首次揭示了白垩纪大洋缺氧事件2（OAE 2）期间东南印度洋曼达岬海盆沉积物源-汇过程的连续性演化历史及其对南半球高纬度地区水循环的响应。 近年来，国际上深海地质研究领域最为前沿的合作计划——国际大洋发现计划（IODP）将地球气候系统对大气CO2浓度升高的响应列为其优先研究领域之一。此外，深入研究关键地质历史时期的碳循环过程、成因机制及其古气候环境效应，对于人类更好地认识、预测和应对未来的全球变暖等系列危机也具有非常重要的借鉴价值。发生在森诺曼期-土伦期界限（~94 Ma）的OAE 2，是白垩纪温室期内得到科研界关注最多且最具有代表性的碳循环扰动事件，也是研究地球系统科学前沿领域——多圈层耦合作用的典范。然而，迄今为止科研界仍缺少高纬度地区OAE 2的连续性沉积记录，尽管该地区具有对气候环境的变化异常敏感的突出优势。2017年在东南印度洋中实施钻探的IODP 369航次，首次获取到了南半球高纬度地区OAE 2阶段形成的连续性岩芯沉积物，从而为上述研究工作的深入开展提供了极佳的载体和契机。 研究人员利用该航次在曼达岬海盆钻取的U1516站位岩芯沉积物，基于极好的钙质生物化石碳同位素和古生物地层年代约束，通过沉积学、粘土矿物学以及地球化学方法，详细揭示了晚白垩纪阶段研究区沉积物来源、陆源区气候条件、海表生物生产力和海底氧化-还原环境的演化历史及其对OAE 2的响应。物源分析结果表明，所研究碎屑沉积物主要来自于澳大利亚西南部大陆，而海底火山成因物质的贡献较小。其中，在OAE 2碳同位素发生显著性正向偏移的阶段，U1516站位的陆源河流物质输入量显著增加，并伴随着物源区的明显变化——由澳大利亚西南部近源地块（如珀斯盆地和鲁纹地块）转变为远源地块（如依尔岗克拉通和奥尔巴尼-弗雷泽造山带）。 研究人员认为上述物源变化反映了OAE 2期间温室气候条件下南半球高纬度地区水循环的加剧，由此引起了澳大利亚西南部大陆河流系统的重组，且河流入海物质（碎屑、营养和有机质及淡水）通量的增加还促进了附近海域海表生物生产力的勃发及海底缺氧性沉积环境的发育。此时周边大火成岩省的强烈火山活动虽然对研究区没有直接的物质输入贡献，但由其排放的大量温室气体二氧化碳却有利于上述气候环境的形成与保持。在此基础上，陆源有机质和海表生物生产力来源有机质在缺氧性的底层水环境中得以大量地保存下来，从而形成了黑色页岩这种OAE 2阶段最典型的海洋沉积物，这进一步证实了当时南半球高纬度地区的暖湿气候条件以及大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间的紧密联系。 中国科学院海洋所陈红瑾博士研究生为文章第一作者，中国科学院海洋所徐兆凯研究员、自然资源部第一海洋研究所李铁刚研究员为文章通讯作者。该研究得到了中国科学院战略先导科技专项、国家自然科学基金、青岛海洋科学与技术试点国家实验室鳌山科技创新计划、国家公派留学基金等项目联合资助。 论文出处及链接： Chen, H.J., Xu, Z.K.*, Bayon, G., Lim, D.I., Batenburg, S.J., Petrizzo, M.R., Hasegawa, T., Li, T.G.* Enhanced hydrological cycle during Oceanic Anoxic Event 2 at southern high latitudes: New insights from IODP Site U1516. Global and Planetary Change, 2022, 209: 103735. doi: 10.1016/j.gloplacha.2022.103735. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818122000029?via%3Dihub.
    211浏览量
    原文链接