高浓度的温室气体和极地平流层云：古新世末次高温期高纬度运物群迁移的可能答案

古新世末次高温期（ＬＰＴＭ）是始于５５．５Ｍａ、持续约１００～１４０ｋａ的短期变暖事件 ,属于晚古新世—早始新世时期的全球性温暖气候。古气候指标表明 ,高纬度气温在ＬＰＴＭ时可能达到新生代期间的最高值。陆地δ１８Ｏ记录显示出ＬＰＴＭ时期北美洲年平均气温（ＭＡＴ）增加了４℃ ,海洋δ１８Ｏ记录显示出深海温度和高纬度海洋表层温度（ＳＳＴｓ）增加了４～６℃ ,而热带ＳＳＴｓ没有什么变化。这种集中在高纬度地区的突然变暖现象 ,目前仍然没有令人信服的解释。与ＬＰＴＭ时期高纬度气候极度变暖同步进行的是有大量的哺乳类在…     

白垩纪黑色页岩与大洋红层:缺氧到富氧的过程与机制

白垩纪是地球历史中一个重要的阶段,期间发生了以黑色页岩为特征的缺氧事件和以大洋红层为特征的富氧环境等许多重大地质事件,从白垩纪大洋缺氧到富氧转化的过程与机制,提出上述两个典型事件是同一原因形成的两个不同结果。一方面,白垩纪大规模的岩浆活动,引起大气中CO2气体浓度的升高和地球内部大量热能释放,并且改变了海陆面积的对比,最终导致大气温度的升高。海水温度的升高和CO2浓度的增加导致海洋环境中溶解O2的降低,缺氧事件随之而产生。另一方面,剧烈的岩浆活动在海底产生大量的富含铁元素的基性和超基性岩,在与海水发生反应时,岩石中的铁元素进入海水中。海水中的铁元素是海洋浮游植物宝贵的营养盐类,其含量的增加可激发浮游植物的大规模繁盛,而这一生命过程可以吸收海水中大量的CO2,并且产生等量的O2。随着海水中O2浓度的不断升高,以富含Fe3 的红色沉积物为特征的海洋富氧环境出现。然而,由岩浆活动引起的缺氧事件和同样由其造成的富氧环境,其机制存在明显的差异,前者以物理、化学过程为主,后者除此之外还演绎了更为复杂的生物—海洋地球化学过程。     

生产率的测定

冰芯记录表明，在过去的冰期期间大气二氧化碳的浓度减小了．为什么会这样?在极地大洋生长的浮游生物是主要怀疑对象，因为CO2通过光合作用被吸收，而在有机物沉到洋底时停止了循环．对于气候来说，非常需要对浮游生物生产率进行一次很好的测定．     

高浓度的温室气体和极地平流层云 : 古新世末次高温期高纬度动物群迁移的可能答案

古新世末次高温期 (LPTM)是始于 55.5 Ma、持续约 100～ 140 ka的短期变暖事件 , 属于晚古新世 - 早始新世时期的全球性温暖气候 . 古气候指标表明 , 高纬度气温在 LPTM时可能达到新生代期间的最高值 . 陆地δ 18O记录显示出 LPTM时期北美洲年平均气温 (MAT)增加了 4 ℃ , 海洋δ 18O记录显示出深海温度和高纬度海洋表层温度 (SSTs)增加了 4～ 6 ℃ , 而热带 SSTs没有什么变化 . 这种集中在高纬度地区的突然变暖现象 , 目前仍然没有令人信服的解释 .     

白垩纪温度较冷的估价

白垩纪温度较冷的估价Ｂ．ｗ．Ｓｅｌｌｗｏｏｄ等有关白垩纪气候的概念部分基于详尽的地质证据，如不耐寒冷的古生物（如：珊瑚的分布比现在偏极地５－１５℃）和特殊气候条件的沉积相的广泛分布。这些资料的解释反映２１℃的等温线在纬度上至少向两极移动５°，全球的平...     

白垩纪大洋缺氧事件研究进展

系统总结了白垩纪OAEs的研究进展,重点讨论了OAE1a、OAE1b和OAE2时期的有机碳(TOC)含量、碳同位素、古温度和锶同位素特征及其古环境指示意义,综合分析了白垩纪OAEs的成因机制。结果表明白垩纪OAEs的发生可能与该时期海底大规模的火山活动以及由其引起的气温升高、碳水化合物大量分解、水文循环加快和海洋生物生产力提高等一系列变化有关。对于白垩纪OAEs演化特征和成因机制的深入研究具有重要借鉴意义。通过对白垩纪OAEs的综合分析发现,当前的研究区域主要集中在大西洋/特提斯盆地及其周边陆地,而对南半球高纬度地区的研究报道迄今未见,从而无法对白垩纪OAEs进行全球性对比和系统性研究。今后我们将重点围绕南半球高纬度地区白垩纪OAEs的演化特征、成因机制及其古气候环境效应等进行深入研究。     

欧洲和地中海的上新世(3Ma)古气候

中上新世（约３Ｍａ）的古气候通常比现今温暖 ,尤其是在中—高纬度区域。该时期可能代表了一种将来气候变化的模拟。解释该温度变暖的作用机理增强了大气层中的温盐循环和ＣＯ２ 浓度上升。我们提出了新的气候模型 ,气候比现今温暖（５℃）、湿润（４００～１０００ｍｍ／ａ）和季节变化小的欧洲和地中海区域的地质数据支持了这种模型。模拟结果表明了中上新世存在的冰岛低压体系和亚速尔高压体系的加强是北半球大洋年表层温度较高和冰盖减少的直接结果。这种变化使该区域表层压力梯度提高 ,使年风力速度加强到４ｍ／ｓ。北大西洋风力的增…     

热带西太平洋250ka来浮游有孔虫G.sacculifer壳体质量变化特征及控制机理

作为新兴的海水CO2-3替代性指标,浮游有孔虫壳体质量对于海洋碳循环研究具有重要意义。测定了热带西太平洋WP7孔250ka以来表层浮游有孔虫G.sacculifer壳体质量。除了在MIS1和MIS4期外,壳体质量显示冰期重、间冰期轻的旋回特征,响应大气pCO2变化,表明大气pCO2变化是该海域浮游有孔虫壳体质量变化的主控因素。研究结果表明MIS4期间壳体质量异常低值可能是该时期加强的上升流和CaCO3溶解事件共同导致。温度与营养盐浓度并不是壳体质量异常的主要原因,共生体则可能是影响因素。G.sacculifer壳体质量与大气pCO2整体上良好的反相关关系表明其可以作为可靠的表层海水CO2-3替代性指标。     

末次间冰期衰退时期的北大西洋海流和欧洲环境

北大西洋海流是大洋循环的重要组成部分，将热带的热量从墨西哥湾传输到北大西洋北部。这些热量被释放进向东移动的气团中，极大地改善了欧洲北部的冬季气候。我们通过模式模拟预测出：随着CO2浓度的持续增加(IPCC第3个评价报告：气候变化，2001)，下个世纪的大洋循环会极大地减弱。自从20世纪60年代早期以来，我们开始观察到由于来自Nordic海的流量减少，北大西洋北部的海水不断淡化(Hansen等，2001；Dickson等，2002)。     

全球气候视野中的南极洲

地球上之所以有适合生物和人类生活的气候,极地系统功不可没。极地系统是地球整体系统的一部分,它直接影响全球大气环流、大洋环流和气候变异,因而它成为全球气候变化的响应器和驱动器之一。也就是说,在人类活动对极地产生影响的同时,极地也反作用于人类。     

第四纪气候突变研究的新工具--长链不饱和酮及其碳同位素

长链不饱和酮是一种广泛存在于第四纪海洋沉积物中的生物标志物。其不饱和指数UK37能够在较短的时间尺度上 ( 1～ 1 0 0 0 a)定量刻划海水表层温度的灵敏变化 ,因而成为恢复古海水表层温度变化、识别气候突变事件的有效参数。长链不饱和酮分子的碳同位素与海水中的溶解 CO2 浓度之间具有确定的关系 ,因而可以用其定量恢复第四纪海水溶解 CO2 浓度和大气 CO2 分压。长链不饱和酮及其碳同位素已成为研究第四纪气候突变事件及驱动机制的新工具。     

南极白垩纪冰：新生代冰河作用的先驱？

虽然现代南极主体冰盖是在始新世末-早渐新世建立的,但南极洲的冰在相当早的时期可能就出现了,甚至发生在白垩纪温室气候时期。深海钻探计划的分析表明,白垩纪晚期广泛的海平面变化只可能由南极大陆尚广布的冰原所引起,并且在白垩纪暖期到达顶点之后的Maastrichtian期（约在71～65Ma之间）的气候变冷也足以使高纬度地区发生短期的冰川作用。     

新世纪大洋钻探"三角鼎立"中的欧洲联合体

欧洲为了与美国、日本在IODP中处于同等重要的地位，成立了由ODP成员参加的欧洲大洋钻探科学指导委员会（ESCOD）和JEODI组织，并开展了IODP之前的一系列准备活动。在其中的APLACON会议上，论证了IODP中第三类特定钻探平台的必要性，讨论了该类平台在某些研究范围内的重要作用，包括研究地球历史中的极端气候（北极海区）、重建白垩纪－第三纪的水文地理学、气候的快速变化、沉积盆地形成与过程以及固体地球过程等。     

基于广义回归神经网络的全球表层海水1°×1°二氧化碳分压数据推演

表层海水二氧化碳分压是评估海洋碳源汇强度的关键参数,但其实测数据较少、时空分布极不均匀,导致二氧化碳交换通量的估算有很大的不确定性,海洋源汇特征就不能确切获取。为了解决这个难题,在收集的表层大洋二氧化碳地图(Surface Ocean CO₂ Atlas,SOCAT)实测数据集基础上,运用广义回归神经网络建立二氧化碳分压与经纬度、时间、温度、盐度和叶绿素浓度间的非线性关系,构建了1998?2018年间全球1°×1°经纬度的表层海水二氧化碳分压格点数据,其标准误差为16.93 μatm,平均相对误差为2.97%,优于现有研究中的前反馈神经网络、自组织映射神经网络和机器学习算法等方法。根据构建的数据所绘制的全球表层海水二氧化碳分压的分布与现有研究有较好的一致性。     

全球大洋循环与热通量的估算

虽然大洋循环以及随之发生的热和气与大气圈的交换对气候影响强烈，而且全球循环的讨论前人已有很好的模式，但还缺乏定量性以及研究区的资料仍相互矛盾．这里我们提出一种全球大洋循环的规模和结构及其伴随的热通量的估算与动力和运动学相一致的模式，这种模式是由快速空间变化的水文流速数据综合得出的．我们发现没有单一的水体倒转单元，而是由一个复合的和可能随时间变化的循环类型所替代．最简单的解释表明存在两个近乎独立的单元：一是大西洋水体倒转通过南部大洋与其它盆地连接：另外一个是印度洋和太平洋盆地通过印度尼西亚群岛相联…     

中更新世气候转型期西太平洋暖池的表层海水温度和氧同位素变化

通过对大洋钻探(ODP)第130航次807站A孔井深12.54～16.38m沉积物中浮游和底栖有孔虫的稳定同位素δ18 O以及浮游有孔虫壳体的Mg/Ca测试,揭示了中更新世气候转型期(800～1 000kaBP)西太平洋暖池表层海水温度和氧同位素的变化。研究发现,中更新世时期ODP 807站的表层海水温度在25.1～30.9℃之间浮动,平均为28.4℃,接近现代暖池区实测温度值,冰期/间冰期之间的温度差值在1.5～5℃左右,与晚第四纪时的温差相近;同时,表层海水温度和底栖有孔虫氧同位素呈现同步变化的趋势,没有明显的超前或滞后的相位关系,区别于前人在暖池区的研究结果。间冰期时,表层海水温度上升伴随着温跃层变深、盐度降低,与现代西太平洋暖池La Ni珘na状态类似;冰期时则类似于El Ni珘no状态。中更新世气候转型期,西太平洋暖池的表层海水温度、温跃层深度变化受低纬热带驱动影响,都显示出强烈的岁差周期(16.8ka),而底层水氧同位素更多受到高纬的影响。     

表层海水古盐度重建

温度和盐度是海洋中两个最基本的理化指标 ,在现代大洋中 ,海水温盐场的变化对现代的气候有重要的影响 ,如厄尔尼诺气候现象就是一个最好的证明。因此 ,为了更好地了解地质历史时期的古海洋环境 ,对海洋中古温度和古盐度的恢复 ,是重建古海洋环境的前提。大洋表层的海水盐度主要受蒸发 降水平衡、陆地淡水注入和上升流因素的影响。当蒸发大于降水时 ,盐度偏高 ,如现在的地中海和阿拉伯海等 ;当降水强于蒸发时 ,盐度降低 ,如现代的赤道太平洋。此外 ,河流冲淡水能使边缘海盆的海水盐度降低 ;冰期 间冰期的冰川溶水受全球冰体积的变化控制能…     

南半球冰期—间冰期大洋表面条件的变化

与天水线的偏差定义为重氢余量ｄ（以下称余量）,ｄ＝δＤ－８δ１８Ｏ。余量主要反映因重轻分子之间的扩散差而产生在非平衡过程中的动力分异。正如基于闭包方程的简单模式显示的那样,大洋表面之上蒸气的余量随着大洋表面温度的增加而增加（３５‰／℃）,并且随着相对湿度的增加而减少（每％下降－０．４３‰）。简单模式也显示反映大洋源区信息的初始余量至少部分保存在整个朝向极地运移的气团轨道上。利用通过同位素示踪识别校正的更复杂的大气物理环流模式（ＡＧＣＭ）获得的结果支持了极地重氢余量值含有远距离蒸发源气象信息的想法…     

Heinrich事件时北大西洋深水环流消失

深部大洋温盐环流主要受控于北大西洋深层水的供给量。目前,输送到北大西洋高纬度区域的亚热带温盐水是由北大西洋环流携带的。当其向北运移时,海水冷却并下沉,形成全球深部大洋传送系统。更新世时,高纬度区域海水的盐度和温度均发生了急剧变化。冰期时,由于大气环流...     

从海水开始!

<正>什么是海水?海水当然指的是来自于海洋或大洋的水。全球范围内,海水的平均盐度大约为35,这意味着每千克海水里(大致是一升海水的体积),会含有35克左右的溶解盐类。大洋表层海水的平均密度是1.025克/毫升。海水的密度比淡水和纯水的都要大,后两者的密度是在4摄氏度时为1克/毫升。造成这种情况的主要原因,是因为溶解在海水中的盐类并不会显著增加海水的体积,因此海水的密度就自然会变大。