三亿年前的巨量碳排放导致全球变暖与海洋缺氧

[本刊讯] 在国家自然科学基金项目等资助下，由中国科学院南京地质古生物研究所陈吉涛领衔的国际合作团队对我国华南石炭纪地层开展了沉积学、地层学、沉积地球化学、数值模拟等多学科综合交叉研究，首次发现石炭纪晚期冰室气候下的一次巨量碳排放及其引起的全球变暖和海洋缺氧事件。相关研究结果以“地球上次冰室气候下的全球变暖及海洋缺氧”为题，于2022年5月2日在《美国科学院院报》（PNAS）上在线发表。

近百年来全球气温快速升高，为了找到冰室气候背景下的全球變暖与海洋缺氧、生物多样性变化的内在关系，研究人员通过对地球历史的冰室气候研究以寻找答案。其中，3.6—2.8亿年前的晚古生代大冰期是陆生高等植物及陆地生态系统建立以来，唯一一次记录了地球由冰室气候向温室气候转变的地质时期，当时的CO2和O2浓度也与现代的相当，可与现今人类生存的冰室气候环境进行很好的类比。

我国贵州罗甸纳庆剖面发育了鲜有的石炭纪海相地层，完整记录了该时期海水的地球化学信息。研究人员通过对该剖面碳酸盐岩的碳和铀同位素及主微量元素的测试分析及多重数据模拟，发现石炭纪晚期（约3.04亿年前）冰室气候下，约9万亿吨碳在30万年内排向大气，从而引起了当时全球气候的显著变暖。期间表层海水温度升高约4℃，全球海洋缺氧面积扩张至22%，海洋生物多样性显著下降。由此研究团队首次提出，在同样的碳排放速率下，相较于温室气候，冰室气候下的海洋可能会出现更严重的缺氧状态。2019年全球排放的CO2约为340亿吨，排放速率是石炭纪晚期的数百倍之多。这项研究将有益于更深入理解在冰室气候下，地球系统内部的关联与反馈机制，为人类如何应对未来可能发生的极端气候提供借鉴。（方德声）