近日，上海交通大学海洋学院长聘教轨助理教授顾思凡在国际地学权威期刊Earth and Planetary Science Letters上，以第一作者与共同通讯的身份发表了题为“Remineralization dominating the δ¹³C decrease in the mid-depth Atlantic during the last deglaciation”的研究论文。该论文由顾思凡与俄亥俄州立大学刘征宇教授，伍兹霍尔海洋研究所Delia Oppo研究员，佐治亚理工Jean Lynch-Stieglitz教授以及中国海洋大学吴立新院士等人合作完成。
在末次消冰期，气候经历了剧烈的变化。其中关键的气候变化事件之一是冷事件Heinrich Stadial 1 (HS1) (约17.5-14.7千年前)，大西洋经向洋环流急剧减弱，大气CO₂浓度升高，且δ¹³C减小。与此同时，观测显示大西洋中深层(1500-2500米)的δ¹³C普遍减小，但减小的具体原因目前仍备受争议：传统观点认为是大西洋中来自南大洋的低δ¹³C的水团增加导致δ¹³C的减小；最近的研究认为北大西洋深层水δ¹³C的端源值的减小是主要原因；也有研究认为大西洋经向洋环流减弱导致大西洋通风减弱，有机碳的再矿化积累导致δ¹³C的减小。然而，目前仅依靠观测数据无法量化以上机制的相对重要性。
因此，本研究利用过去22000年海洋环流-同位素-生物化学系统的瞬变模拟实验（C-iTRACE实验），将δ¹³C的变化分解为不同的部分（如下图），定量研究了HS1期间大西洋中深层δ¹³C下降的原因。研究发现尽管中深层大西洋中来自南大洋的低δ¹³C水团比例在HS1期间随着大西洋经向洋环流的减弱而增加，但水体混合的变化在大西洋中深层δ¹³C的下降中只起了很小的作用；而大西洋经向洋环流减弱引起的中深层海洋通风减弱，再矿化增加是δ¹³C减小的主要原因。另外，本研究区分了深层端源值和表层端源值，前者来自于古海洋研究中的深层水区域的δ¹³C的值，后者来自于由深层水生成的区域的表层水的δ¹³C的值。对δ¹³C深层端源值的分解表明深层端源值比表层端源值包含了更多的再矿化成份，因此未来δ¹³C的研究中使用表层端源值更为准确。

大西洋δ¹³C的分解
该研究利用数值模拟确认了再矿化增加是HS1时期大西洋中深层δ¹³C减小的主要原因，同时再矿化增加导致大西洋中深层在这段时期封存了大量的碳，减少了HS1期间大气CO₂的增加。另外，该研究中对δ¹³C的分解方法也为未来研究海洋环流扰动对生物地球化学变化的影响提供了一个可行的模板。

顾思凡，2012年本科毕业于北京大学大气科学专业，2018年在美国威斯康星大学麦迪逊分校获得大气与海洋科学博士学位，2018-2020年在中国海洋大学从事博士后工作，2020年6月加入上海交通大学海洋学院，目前任长聘教轨助理教授。研究方向主要为古海洋以及同位素模拟，大洋环流，目前以第一兼通讯作者在EPSL, Paleoceanography and Paleoclimatology, GMD, JAMES, JGR-Oceans等国际权威期刊发表SCI论文7篇。


论文链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117106