地球是目前认定的宇宙中唯一适合人类生存的星球,其核心因素就是地球保持了适合生物和人类生存的相对恒定的CO2浓度和温度。构造活动特别是青藏高原隆升驱动的硅酸盐风化和有机碳埋藏长期被认为是新生代全球变冷和地质碳循环演化的主要驱动力。然而自Raymo等提出“高原隆升加速消耗CO2从而驱动气候变冷”的假说以来,各国科学家并驱争先,积极寻找和求证一个平衡高原隆升加速消耗CO2和全球变冷,从而避免地球快速进入持久冰室地球的负反馈平衡机制,陆续提出了如有机碳埋藏、海底反向风化、变质作用、硫化物风化、玄武岩风化和大陆风化度变化等模型;但是这些负反馈模型均存在消耗CO2体量不足和难以被全球尺度地质记录直接验证的弊端。
中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞与高原隆升实验室、青藏高原地球科学卓越创新中心方小敏研究员课题组联合法国国家科学研究中心Albert Galy教授研究组针对上述难题,在中科院先导专项A、国家自然科学基金委基金以及第二次青藏高原综合科学考察研究项目的持续支持下,通过首次获取的青藏高原北部有精确年代控制的柴达木和西宁盆地5300-2600万年前的大陆硅酸盐风化记录(图1,2),提出了新的负反馈机制:青藏高原-喜马拉雅山地区隆升所导致的快速碳消耗,将在较短地质时间内使地球进入永久性冰川作用,导致现在的生物和人类生存环境不复存在;但这个过程并没有发生,提出是因为地球系统通过迫使青藏高原以外的大陆其余广大构造不活跃地区的硅酸盐风化强度和通量降低,从而使地球释放的CO2消耗量达到地质碳循环的平衡,保持了地球温度的相对稳定。形象地说,青藏高原隆起消耗地球释放的全球CO2的作用,类似于在资源定量供给的系统中,有的人占有得多,必然导致另外的人分配得少。青藏高原隆起快速消耗掉地球释放的全球CO2,必须以地球其他广大地区风化作用和CO2消耗量的降低来补偿,从而达到地球释放的CO2与风化消耗的CO2的总的平衡,保持地球表层温度的相对稳定(图3)。
上述研究成果获得编辑和同行专家们的高度好评,以“Paleogene global cooling–induced temperature feedback on chemical weathering, as recorded in the northern Tibetan Plateau”为题,在 2019年9月的《Geology》杂志上发表(https://doi.org/10.1130/G46422.1)。
原文链接:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article-abstract/573474/paleogene-global-cooling-induced-temperature
图 1 柴达木和西宁盆地古近纪沉积序列的高精度磁性地层年代控制
图2 柴达木和西宁盆地古近纪粘土矿物和赤铁矿含量(C-E)表征的流域硅酸盐风化强度记录以及与盆地剥蚀沉积速率(A)、物源记录(B)和全球深海氧同位素(F)、大气CO2含量(G)和海底扩张速率(地球内部CO2释放的主控源)(H)的对比
图3 新的负反馈机制概念模型示意图。(A)“平坦”的大陆世界缺乏造山活动,地球内部CO2脱气通量与温度驱动的硅酸盐风化CO2消耗量达到平衡。(B)青藏高原“造山”的世界中,地球内部脱气产生的CO2被构造活动驱动的剥蚀过程所快速消耗,进而降低构造不活跃区温度、降水和硅酸盐风化通量,从而使得碳循环达到总的平衡
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
Geology:青藏高原隆升快速消耗古近纪大气CO2的新反馈机制
本站小编 Free考研/2020-06-02
相关话题/地球 青藏高原
Nature Communications:摸清青藏高原冻土碳库家底
青藏高原是中低纬度面积最大的多年冻土分布区。针对高原碳库大小和格局,过去研究做了大量有益尝试,但不同研究给出的估算结果差异很大。这一方面是由于不同研究样点的代表性有限、覆盖范围不同;另一方面,多年冻土碳库的形成是在漫长历史气候变迁中发生与发展的结果,而当前碳库估算都是基于现代气候条件,未考虑古气候变 ...中科院青藏高原研究所 本站小编 Free考研 2020-06-02Science评论文章:模拟显示青藏高原主体在4000万年前隆升到4000m
2019年09月20日,Science杂志刊出由中科院青藏高原地球科学卓越创新中心、中科院青藏高原研究所与英国布里斯托大学等团队的合作研究成果,该成果对青藏高原始新世古高度进行了模拟,并对Botsyun等(2019)发表在Science上的研究论文“Revised paleoaltimetry da ...中科院青藏高原研究所 本站小编 Free考研 2020-06-02FEMS Microbiology Ecology:青藏高原冰源固碳微生物在下游水体中的演替
已有研究表明,冰川固碳微生物固定的有机碳贡献了冰川有机碳储量的75%-95%,这些冰川中的有机碳对下游水体生态系统产生重要影响。但冰川融化后这些冰源固碳微生物归趋、演替规律及其对下游生态系统的影响尚未研究。 为此,中科院青藏高原研究所孔维栋研究员课题组在青藏高原枪勇冰川融水不同断面采集水体样品,系 ...中科院青藏高原研究所 本站小编 Free考研 2020-06-02Science of the Total Environment:养分消除盐分对青藏高原湖泊固碳微生物群落的抑制效应
固碳微生物是湖泊、海洋等水生生态系统中最重要的初级生产者,虽然其总生物量不足全球自养生物总量的1%,但每年的固碳量可达到48.5 Pg C,约占全球总初级生产力的一半,是全球碳循环过程的重要一环。固碳微生物数量及其多样性受盐分、养分及温度等多种环境因子共同驱动。湖水盐分升高显著降低微生物数量和群落多 ...中科院青藏高原研究所 本站小编 Free考研 2020-06-02JGR:风吹雪-陆面耦合模式的发展及其在青藏高原的应用研究
青藏高原积雪是欧亚大陆雪盖的重要组成部分,也是亚洲淡水资源的主要储存形式之一,该地区的积雪水文过程对高原局地乃至东亚地区的地-气相互作用过程、生态系统、天气、气候以及水文循环过程等均有重要的影响。 风吹雪作为一种特殊的质能输运形式,通过对雪粒的输运以及输运过程中发生的风吹雪升华显著地影响地表积雪的 ...中科院青藏高原研究所 本站小编 Free考研 2020-06-02Science of the Total Environment:青藏高原冰川补给湖泊与非冰川补给湖泊水量变化差异及成因分析
青藏高原的湖泊对气候变化非常敏感,并在近几十年来呈现迅速扩张趋势。基于多时相Landsat影像和SRTM数据,对高原中西部大于10km2的150个封闭湖泊1976年以来的湖泊水量变化进行估算,并根据中国第二次冰川编目的流域边界划分为冰川补给和非冰川补给湖泊进行分析。结果表明,1976-1990年,多 ...中科院青藏高原研究所 本站小编 Free考研 2020-06-02GRL:青藏高原隆升主导晚中新世内陆气候变化
晚中新世时期(约11.6-5.3百万年前),陆地气候和生态系统发生了系列重大转折,包括亚洲内陆在内的陆地大面积干旱化,C4植物扩张及相应的哺乳动物群落转型等。CO2和构造活动(如青藏高原隆升)作为陆地气候和生态系统变化的重要驱动力,在晚中新世陆地气候和生态变化中的相对重要性仍存在争论。 最近的晚中 ...中科院青藏高原研究所 本站小编 Free考研 2020-06-02GRL: 2015/2016年超强厄尔尼诺事件导致青藏高原湖泊水位出现极端变化
青藏高原湖泊众多,大于1平方公里以上湖泊超过1200个,总面积占全国湖泊面积的一半以上。上世纪90年代末以来青藏高原内陆湖泊出现快速扩张,2010年前后湖泊扩张速度显著放缓,但近期高原湖泊再次出现极端扩张,如可可西里地区湖泊和青海湖。目前对青藏高原湖泊水位出现极端变化的原因研究仍较少。2015/20 ...中科院青藏高原研究所 本站小编 Free考研 2020-06-02ES&T: 持久性有机污染物如何跨越喜马拉雅传输到青藏高原?
基于青藏高原的持久性有机污染物(POPs)时空分布研究发现,在印度季风的驱动下,南亚排放的POPs可以翻越喜马拉雅到达青藏高原。但到目前为止,“POPs如何跨越喜马拉雅”这一科学问题尚未得到明确的解答。鉴于此,中国科学院青藏高原研究所/中国科学院青藏高原地球科学卓越中心龚平副研究员、王小萍研究员与合 ...中科院青藏高原研究所 本站小编 Free考研 2020-06-02Nature杂志发表我所在青藏高原发现丹尼索瓦古老型智人的亮点成果
由陈发虎所长作为第一和通讯作者的中科院“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”专项研究成果“青藏高原中更新世晚期丹尼索瓦人的下颌骨化石”(A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau)于北京时间2019年5月 ...中科院青藏高原研究所 本站小编 Free考研 2020-06-02