古大气CO2浓度重建方法技术研究现状

温室气候引起的全球气候变暖越来越引起人们的关注,大气中不断上升的CO2浓度被认为是导致气候变暖的主要因素.地史时期大气CO2浓度变化与温室气候可能存在类似的关系,可提供参考,因而古大气CO2浓度重建是首要任务.总结近年来古大气CO2浓度重建的进展,重点介绍GEOCARB模型模拟、植物叶片气孔参数和同位素指针的方法和技术.GEOCARB模型是反映全球古大气CO2浓度长期变化的碳相关模型;气孔参数方法是使用气孔比例来估计古大气CO2浓度;同位素指针包括成壤碳酸盐、浮游植物有机质生物标记物、钙质浮游有孔虫、古苔藓植物等,其中成壤碳酸盐碳同位素方法使用最为广泛.国内只是在叶片参数研究方面有一些进展,古大气CO2浓度重建工作任重而道远.     

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。      

两个树轮样品的^13C同位素研究及其古气候意义

两个代表不同生长时期、不同生长气候区的树轮样品研究结果表明．树轮^13C同位素组成记录了树轮生长时大气CO2的同位素组成和气候因子特点。现代样品^13C同位素组成反映了近代大气CO2浓度和组成变化特点。古代样品良好的同位素再现性，肯定了树轮^13C同位素作为历史时期气候记录仪的可行性。     

白垩纪晚期-古近纪早期热事件研究进展

由于化石燃料大量燃烧,大气CO2浓度跟温度都呈现快速上升趋势,这两者之间的关系是学术界研究的热点.地质历史时期发生过多次的快速增温事件,伴随着大气CO2浓度的增加,通过研究这些气候相似型可以为上述问题提供参考和借鉴.白垩纪晚期-古近纪早期(约67～52Ma)是地质历史时期中典型的温室气候期,在这一时期发生了一系列快速和...     

轨道及千年尺度上大气CO2浓度与温度变化的时序关系

大气CO2浓度与温度变化的时序关系是第四纪古气候研究的基本问题之一,对于理解目前人类所面临的气候变化问题具有参考价值。两极地区的冰芯既保存了气候变化的信号,也是大气CO2浓度的良好记录载体,为研究大气CO2浓度与温度变化的时序关系提供了重要线索。利用冰芯来重建过去的气候和大气CO2浓度的变化历史最早始于格陵兰地区,但是重建结果的时间跨度较短,目前最长的记录还未能跨越末次间冰期;而且,格陵兰冰芯内沉积了大量的碳酸盐粉尘,它们会与冰芯气泡内的酸发生化学反应生成额外的CO2,从而导致格陵兰冰芯重建的气泡CO2浓度偏差较大,不能真实地反映当时的大气CO2水平。南极冰芯是目前关于大气CO2浓度与温度变化时序关系研究的主要载体,利用大量的冰芯记录建立的冰层年代标尺已经较为精确,但是由于冰芯气泡的锁定深度较难得到精确的估算,使得重建的大气CO2浓度的年代标尺还存在较大的不确定性,这是二者之间的时序关系问题难以解决的最主要因素。此外,随着大量高质量古气候记录的不断积累,更大空间范围(不再局限于南极地区)内的温度变化与大气CO2浓度的时序关系研究在近年来得以开展,但其分析结果受数据处理方法的影响较大,还需要进行更多的对比探索。     

云南腾冲新近系樟科润楠属两种化石及其古环境意义

角质层微细构造特征是化石植物鉴定的重要依据,实验研究了云南腾冲新近系樟科润楠属薄叶润楠Machilus leptophylla和长梗润楠(近似种)Machilus cf. longipedicellata两个化石种的表皮微细构造特征,并与现存对应种类进行了表皮构造和叶结构特征的对比分析,补充证实了两化石种均属于自然分类属性。丰富了我国樟科润楠属化石记录。鉴于大气CO2浓度与植物叶片气孔指数呈负相关关系,Machilus叶片可以作为大气CO2浓度的生物指示器。研究表明,利用该类化石叶片气孔参数可推测地史时期古大气CO2浓度,揭示了新近纪滇西地区为温暖湿润性气候。     

中上新世气候增暖的归因分析

中上新世是古气候研究领域的重要时期,研究此时期气候能为理解地球气候系统和预估未来气候变化提供帮助.利用美国国家大气研究中心研发的通用气候系统模式的平板海洋模式组件CCSM4-SOM,模拟了相对于工业革命前期,大气CO2浓度、地形和地表类型改变对中上新世气候增暖的不同影响.结果表明,地形改变对全球年平均地表气温影响较小,但在地形降低较大区域其增温效果十分明显;大气CO2浓度增加导致全球年均地表气温显著增加,而且全球各纬度均有增温,由于海冰反馈作用,两半球高纬海域增温更为显著;地表类型改变在北半球高纬增温效应最为明显,部分地区增温幅度已超过大气CO2浓度增加所引起的增幅.总体来看,大气CO2浓度增加所引起的增温效应在全球年平均和全年纬向平均上表现显著,但在高纬局地区域,它的影响并没有地形和地表类型改变的影响大.     

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。     

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。     

桂林地区44ka洞穴石笋碳酸钙（盐）δ^13C的同位素组成与大气CO2浓度估算

洞穴石笋碳酸钙（盐）δ^13C的同位素记录表明，其与δ^18O同位素记录一样，均能反映气候环境的冷暖旋回变化，也具有急速的突变事件记录。本文利用近期或古老的洞穴石笋碳酸钙（盐）δ^13C的同位素组成，对桂林地区44ka以来的大气CO2浓度进行了尝试性的估算，估算结果表明，它可与近期所测量的以及冰岩芯气泡组分分析和北方黄土碳酸盐δ^13C估算的大气CO2浓度值基本接近，可以进行相互对比，说明利用洞穴石笋碳酸盐δ^13C同位素组成对大气CO2浓度进行估算的方法是可行的。研究表明，洞穴石笋碳酸盐δ^13C同位素的记录，对地质时期的冷事件具有独特的敏感性，特别是对新仙女木冷事件和北大西洋Heinrich的H1至H5冷事件反映较为明显，在干冷期δ^13C同位素快速升高，总体上与大气CO2浓度的变化呈反比，大气CO2浓度的变化与全球性的气候波动大体一致，但存在明显的区域性变化特征。