基于银杏类化石Baiera furcata气孔参数定量 重建中生代古大气CO2浓度变化

大气CO2与地球温室气候变化有密切的关系,化石植物气孔参数已被证明是一种较精确重建古大气CO2的生物指标。从甘肃下侏罗统大西沟组、中侏罗统窑街组和内蒙古霍林河下白垩统霍林河组采集了角质层保存完好的B. furcata,对其表皮构造进行了细致分析,详细统计了该种下表皮的气孔参数。应用B. furcata与它最近现存亲缘种Ginkgo biloba的气孔比率,定量重建了早侏罗世Toarcian、中侏罗世Aalenian和Bajocian以及早白垩世Hauterivian的古大气CO2浓度,它们分别是(1263±71)×10﹣6、(1388±24)×10﹣6、(1599±31)×10-6和(1899±198)×10﹣6,结果与Berner全球碳平衡模型GEOCARB I—Ⅲ中CO2浓度变化曲线吻合,证明B. furcata是恢复古大气CO2浓度的良好生物指标。结合我们以前利用陆生植物恢复中生代古大气CO2浓度的结果,发现恢复的中生代大气CO2值均在GEOCARB I—Ⅲ模型中的低值区内,据此推测中生代陆相环境大气CO2要低于海相环境的值。此外,在各地的B. furcata下表皮中均发现了气孔簇,认为这是B. furcata对环境适应的结果。     

新疆沙尔湖中侏罗世狭叶拟刺葵（Phoenicopsis angustifolia Heer）的古环境意义

新疆沙尔湖煤田中侏罗统西山窑组产出大量茨康类植物化石.通过选取4块狭叶拟刺葵Phoenicopsis angustifolia Heer化石作为研究对象,在详细揭示其角质层微细构造、统计气孔参数并测定其碳同位素组成的基础上,定量重建研究区中侏罗世早期阿林期至巴柔期古大气CO₂浓度、古温度、古海拔高度,测算该植物的水分利用率.结果表明,狭叶拟刺葵平均气孔指数值5.90%,基于气孔比率法获得的古大气CO₂浓度为（1240.16±122.75）×10-6,该值处于GEOCARB Ⅲ碳平衡模型可信误差范围内.测得植物化石角质层碳同位素δ13C_p平均值-23.07‰,计算出该植物水分利用效率272.06 mmol/mol,重建沙尔湖中侏罗世早期平均温度16.8~20.7℃,古海拔高度196.7 m.整体而言,新疆沙尔湖地区在中侏罗世早期属于一种高CO₂浓度、气候温暖湿润的环境.      

甘肃宝积山盆地中侏罗世阿干镇似银杏(Ginkgoites aganzhenensis Yang)的古环境意义

在甘肃宝积山盆地中侏罗统窑街组发现了保存较为完整的银杏类叶片化石。对当前化石宏观特征与镜下微观构造进行研究,并将其鉴定为阿干镇似银杏（Ginkgoites aganzhenensis）。在此基础上,统计了该种下表皮的气孔参数,并利用气孔指数法和气孔比率法恢复研究区中侏罗世早期的古大气CO₂浓度,探讨这两种方法的准确性。分析结果表明,气孔指数法获得的古大气CO₂浓度为974×10-6,落在了GEOCARB Ⅲ的可信误差范围之外;气孔比率法重建的古大气CO₂浓度为1 823×10-6,处于GEOCARB Ⅲ可信误差范围之内。这说明对于当前化石而言,利用气孔比率法恢复古大气CO₂浓度更加合适,数据十分接近GEOCARB Ⅲ的最佳拟合线,表明似银杏也是恢复古大气CO₂浓度的一种理想植物。通过计算得出当时的温度比现在高7.2℃,反映了宝积山盆地中侏罗世阿林期到巴柔期为温暖潮湿的温带气候环境。     

云南腾冲上新统Carpinus miofangiana的发现及古气候意义

在云南省腾冲县上新统芒棒组发现了保存较好的被子植物化石密脉鹅耳枥Carpinus m io-fangianaHu et Chaney。该种化石曾在我国山东山旺组有过报道,当前化石在叶形及叶脉特征上都和山旺的标本非常相似。进一步分析了化石叶片的角质层微细构造特征,并结合叶结构分析提高了对化石植物分类鉴定的准确性。基于化石Carpinusm iofangiana与现生植物Carpinus fangiana在生态环境及其结构特征上的相似性,将Carpinus fangiana作为化石的现生对应种进行对比,并统计二者的气孔密度和气孔指数,用气孔比率的方法推测上新世的大气CO2浓度为464×10-6,基本上与Berner全球碳平衡模型GEOCARB III中CO2浓度变化曲线上的数值一致,说明C.m iofangiana叶片可以作为古大气CO2浓度变化的生物指标。最后通过化石和现生叶片角质层的对比分析推断滇西地区上新世时气候比现在温暖湿润。     

滇西新近纪植物气孔、碳同位素组成与古环境分析

对滇西腾冲新近纪两种被子植物叶片及其现存对应种的气孔参数和碳同位素组成的综合分析表明:当时的大气CO2浓度略高于现在水平;化石种的碳同位素分馏值高于现存对应种,但水分利用效率低于现存对应种;这证明当时的气候条件比当前更为温暖湿润。受新生代全球气候变冷和喜马拉雅运动的影响,该盆地一方面受印度洋季风的影响增强,干湿季节交替明显;另一方面受地形地貌影响,沿袭了温暖湿润的气候条件。      

长链烯酮在古大气二氧化碳分压重建的应用

大气二氧化碳浓度的变化与全球冰盖变化、温度、海平面变化密切相关,了解过去大气二氧化碳浓度的变化及对二氧化碳与气候之间关系的研究,是预测未来气候变化的重要手段。长链烯酮碳同位素是重建古大气二氧化碳分压(p CO2)的重要指标之一,广泛应用于新生代以来大气二氧化碳的重建。对长链烯酮重建大气二氧化碳的方法进行了综述,介绍了颗石藻长链烯酮的地球化学性质,回顾了二氧化碳被动扩散模型的发展、长链烯酮重建二氧化碳的指标的发展及其不确定性,颗石藻的碳浓缩机制以及新生代以来长链烯酮重建大气二氧化碳的地质记录。     

甘肃宝积山盆地中侏罗世石拐茨康叶表皮构造及古环境意义

甘肃宝积山盆地中侏罗统窑街组发现茨康类植物化石,通过对其外部形态和表皮构造研究,认定为石拐茨康叶(Czekanowskia(Vachrameevia)shiguaiensis)。对比当前化石及其现存最近对应种(the nearest living equivalent species)—Ginkgo biloba L.的气孔比率,得到宝积山盆地在中侏罗世的古大气CO_2体积分数为1.55×10~(-3),数值接近GEOCARBⅢ碳平衡模型的拟合曲线,表明茨康叶属植物也是恢复古大气CO_2体积分数的良好材料。同时,通过角质层特征进行古环境重建,结果表明宝积山盆地在中侏罗世时期气候较为温和湿润。     

土壤次生碳酸盐碳氧稳定同位素古环境意义及应用

土壤次生碳酸盐碳氧稳定同位素特征是反映古气候与古环境的重要代用指标,其碳氧稳定同位素组成分别受土壤CO2中C同位素组成和大气水的O同位素控制。在一定深度的土壤中,土壤次生碳酸盐δ^13C就主要受当地植物类型(C3植物和C4植物等)控制。土壤次生碳酸盐样预处理中剔除土壤中原生碳酸盐以及有机物污染尤为重要。土壤中次生碳酸盐C、O稳定同位素地球化学在土壤发生学、古气候恢复、古生态重建以及全球变化研究中应用日益广泛,但解译时可能受应用年代范围、成岩作用、原生和次生碳酸盐混杂、土壤碳酸盐多元发生等因素影响,其应用机理和范围还需进一步探讨。     

陆生蜗牛壳体碳氧同位素在古环境中的应用综述

陆生蜗牛壳体碳、氧稳定同位素组成分别受蜗牛生长时期植被中碳同位素组成和大气水中氧同位素组成的控制,已成为古气候和古环境重建的重要代用指标.本文详细介绍了蜗牛壳体碳酸盐碳、氧同位素古气候重建的指示机理、样品预处理方法及其在14C测年、古气候和古植被研究中的应用现状.在此基础上讨论了蜗牛壳体碳酸盐碳、氧同位素古气候解释中存在的问题,介绍了该领域未来的研究方向与趋势.     

利用多年冻土区湖相沉积物中埋藏植物稳定碳同位素组成重建大气CO2浓度

沉水植物碳同位素分馏同水中溶解无机碳浓度有一定的关系，因而可以通过青藏高原多年冻土区的湖相沉积物中埋藏沉水植物－－龙须眼子菜（Potamogeton pectinatus)植物屑的碳同位素组成重建该地大气CO2浓度的变化情形，研究结果表明，该地在9．17－6．77ka BP间，大气CO2浓度是整个研究时间段中最低的，其后在6．77－4．56ka BP时期大气CO2浓度增加，在4．56－2．17ka BP之间，大气CO2浓度是整个研究时间内CO2浓度最高的阶段，植物屑的碳同位素组成反映了溶解无机碳浓度的变化，从而可用以重建大气CO2浓度的变化情况。     

Quantitative Analysis of Paleoatmospheric CO2 Level Based on Stomatal Characters of Fossil Ginkgo from Jurassic to Cretaceous in China

A better theoretical and practical understanding of the linkage between paleo-CO2 and climate during geological history is important to enhance the sustainable development of modern human society. Development in plant physiology since the 1980s has led to the realization that fossil plants can serve as a proxy for paleoatmosphere and paleobiosphere. As a relict gymnosperm with evolutionary stasis, Ginkgo is well suited for paleoenvironmental reconstruction. This paper analyzes fossil Ginkgo species from integrated strata in the north of China using anatomic data of plant physiology. Using stomatal parameters, a trend for the paleo-CO2 level during the Early-Middle Jurassic and the Early Cretaceous was obtained, which is consistent with the estimates by GEOCARB. The trend is also similar to that of Mean Global Surface Temperature in geological time. Compared with three other atmospheric CO2 concentration parameters, the trend of paleo-CO2 level based on the stomatal parameter of the fossil Ginkgo specimens from three contiguous strata is more exact.     

The Application of Alkenone-Based pCO2 Reconstructions

The changing of atmospheric carbon dioxide concentration is closely related with the changing of global ice sheet,temperature and sea level. Knowledge of the past atmospheric carbon dioxide concentration and its relationship with climate is an important method of predicting the future climate change. Coccolith derived long-chain alkenone carbon isotope is one of the important proxies to reconstruct past carbon dioxide, which is wildly applied in the reconstruction of the Cenozoic atmospheric carbon dioxide. In this paper, we focused on the method of alkenone-based atmospheric carbon dioxide concentration, including the geochemical properties of long-chain alkenone, carbon diffusive model and the carbon isotope fraction. Then, we introduced the development of alkenone-based carbon dioxide proxy and its uncertainty. Coccolith cell geometry and growth rate have great influence on carbon dioxide fraction. Besides, there are some uncertainties about carbon concentration mechanisms in coccolithes, which may have some influence on alkenone-based carbon dioxide method to reconstruct ancient carbon dioxide more accurately. At the end, we summarized the Cenozoic carbon dioxide record with various proxies including alkenone carbon dioxide, boron isotope, palaeosol carbonate nodules and stomatal indices of fossil leaves.     

古海水pH值代用指标——海洋碳酸盐硼同位素研究进展

仪器测量的海水pH记录太短，无法评估海水pH自然变化的频率和幅度,并预测未来大气CO₂急剧增加后海水酸度的响应。海相碳酸盐的硼同位素是目前恢复古海洋pH的有效途径，倍受古气候—环境学家的重视。评述了近年来海洋碳酸盐的硼同位素的最新研究成果和研究现状，重点探讨了海相碳酸盐的硼同位素的测定方法、硼同位素—pH模型和古海水pH恢复等前沿内容，旨在提供一个系统的海洋碳酸盐硼同位素—pH系统的基本概念及研究思路，以利于气候学、地质学界了解这一交叉领域的发展动态。     

大气气溶胶辐射强迫及气候效应的研究现状

由于工业活动的影响,对流层气溶胶含量明显增加。他们通过直接吸收和反射太阳辐射以及改变其它辐射强迫因子（云、臭氧）的大小间接影响地气系统的能量收支。近年来研究表明：人类活动产生的气溶胶具有与CO₂温室气体大小相当、符号相反的辐射强迫效应。他们在全球或区域范围内削弱温室气体的变暖趋势,对气候变化造成很大的影响。文章就人为气溶胶辐射强迫及气候效应近年来的研究状况做了介绍。     

浅析新生代气候变化与大气温室气体浓度的关系

摘要：根据国内外相关研究结果,对新生代气候变化与温室气体(特别是CO2)浓度在不同时间尺度上的可能关系进行初步归纳和探讨。在构造、轨道和千年时间尺度上,气候变化和温室气体浓度均有显著的相关性,表明温室气体无疑是影响地球气候系统的重要因素。同时,两者亦具有显著的“非耦合”特征,包括新近纪构造尺度上CO2相对稳定水平下的全球变冷和冰量扩张、轨道和千年尺度上CO2浓度变化滞后于气候变化、两半球气候的不对称演化等;两者变化的幅度、趋势和变率也常有不同。这些特征中的多数并不能用地球轨道参数的变化来直接解释,表明除太阳辐射和温室气体外,气候系统内部的其他一些因素或过程有时对过去的气候变化起到了决定性的作用。气候变化与温室气体浓度之间可能存在一种自调节功能,构成一个自调节系统而相互调控,而目前我们对这类过程与机理所知尚少。CO2、CH4等作为温室气体,在上述不同时间尺度的气候变化过程中,无疑对气温具正反馈效应。地质尺度上气候变化与温室气体浓度的关系与机理有助于理解当前全球增温的机制,但把过去与现在类比的同时,也要考虑其他边界条件的不同。加强气候模拟与记录对比的研究,对理解上述问题有望发挥重要作用。 关键词：新生代气候;温室气体;碳循环;人类活动     

海洋二氧化碳的研究进展

海洋是一个巨大的碳库,具有潜在的缓冲大气CO2增加的能力,研究CO2在海洋中的转移和归宿,对于预测未来大气CO2含量乃至全球气候变化具有重要意义。综述了海洋CO2的研究现状,着重介绍海洋CO2的源与汇、海—气CO2通量的估算以及海洋环流、生物泵和海洋生态在海洋碳循环中的作用,并对该研究领域的发展趋势进行了总结。     

Middle Cretaceous pCO2 Variation in Yumen,Gansu Province and its Response to the Climate Events

The palaeo-atmospheric CO_2 concentration(pCO_2) variation in the Yumen, Gansu Province during the middle Cretaceous has been reconstructed using the newly established plant photosynthetic gas exchange mechanistic model, and the results show that the p CO_2 values are in the range of about 550–808 ppmv. The present pCO_2 values are higher than the p CO2 results(531–641 ppmv) of the previous study according to the Recent standardization of the stomatal ratio method, and much lower than the pCO_2 results(882–1060 ppmv) according to the Carboniferous standardization of the stomatal ratio method. The present pCO_2 variation is not only within the error range of GEOCARBⅡ and GEOCARB Ⅲ but also is similar to the reconstructed results based on the biochemistry and carbon isotope models. Besides, the present Brachyphyllum specimens were collected from four consecutive horizons of the upper Zhonggou Formation of the Hanxia Section, and the reconstructed pCO_2 exhibits the reconstructed pCO_2 exhibits a decline trend during the late Aptian to early Albian. This decline variation is probably associated with the Oceanic Anoxic Events(OAE1 b) and the Cold snap event. With the combination of p CO_2 during the Albian to Cenomanian recovered by the plant photosynthetic gas exchange mechanistic model, the pCO_2 showed a prominent increase during the late Aptian to early Cenominian, which indicates a response to the greenhouse warming during the middle Cretaceous. Therefore, the mechanical model of the plant photosynthetic gas exchange shows a relatively strong accuracy in the reconstruction of the pCO_2 and can reflect a strong relation between the atmospheric CO_2 concentrations and climatic events.     

我国CO2捕集与封存的技术路线探讨

地球温暖化问题已引起全球的密切关注,CO2是促成地球温暖化的主要因素。为了缓解地球温室效应,将大气温室气体浓度稳定在一个安全的水平上,必须减少CO2排放。CO2捕集与封存（CCS）是一种新型岩土工程,具有规模大、潜力大、成本较低、技术成熟度较高、与化石能源结构相容性好等特点,被认为可能具有较高减排贡献度,能够降低综合减排成本和减缓能源结构转变带来的经济冲击。国外已投入了很大的研发资金并且制定了研发路线。中国的研究才刚刚起步,尚未制定开发路线。根据大量调查分析,提出了中国中长期CCS研发技术路线。