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中国地学家在揭示全球气候变化之谜


中国地学家在揭示全球气候变化之谜

在自然界中,有一些天然物质在顺应地球绕日运动的同时,会按照年或者季节旋回生长或沉积,前者如树木、珊瑚,后者如湖泊沉积、冰雪堆积和洞穴里钟乳石的沉积,因而可以从中看到历史时间的年轮或年层。根据这些年轮或年层,科学家们可以精确地计数它们生长或沉积的时间,于是这些天然物质被形象地称为“自然的时钟”。在它们生长或沉积过程中,如果对当时的气候变化比较敏感,那么它们又会成为过去气候或环境变化的天然记录器,科学家将这些能做到年气候变换的记录称为“高分辨率气候-环境变化记录”。
中国地学家在揭示全球气候变化之谜图片1
过去百万年来的大冰期与温暖期的交替和十万年为周期的冷暖摆荡似乎在科学界达成了共识。可是要探讨地球眼下和未来的气候趋向则需要一个量测古气候的短尺度:一万年、一千年直至百年以下。在全球气候日趋异常的今天,这种高分辨率气候-环境的变化记录由于能对近几千年以来地球温度、降水做定量的表达而受到广泛关注。
目前所发现的这种高分辨率古气候记录主要有冰芯、树轮、纹泥、石笋和珊瑚。下面列举的是科学家们得到的反映地球古气候变化的较长逐年记录:
冰芯主要分布在两极和高寒地区,在格陵兰,科学家们用它最远记录到那里10000年以来的降雪量情况;树轮则以分布在干旱或半干旱的温带树木为最佳研究对象,在美国树轮记录到了8000年来的降水情况,在俄罗斯的西伯利亚,它记录到了4000年以来的温度变化;在加拿大湖泊里的纹泥,有过1200年以来的当地温度记录;而陆地洞穴里的石笋,则在英国记录到了3600年以来的降水情况,在中国,石笋记录到2650年以来的温度变化;能做到更精确气候变化记录的是珊瑚,科学家们在太平洋,用热带海洋里的珊瑚,得出270年以来的逐月海水表面温度的记录。
这些记录的信息之间往往可以取长补短和互相校准,所以这需要这些项目的科学家共同合作。目前中国科学家已经用这些记录重建了中国不同区域过去上千年的气候-环境演变历史,同时他们在告诉我们:人类活动对地球气候的影响虽日益重要,但决定目前地球气候变化总方向的依然是地球自身的规律。

刘嘉麒:用纹泥精确记录地球气候的变化之旅
撰文/刘 睿

当长约两米的金属取样筒被拉出湖面,不由让人联想起临床取液用的巨大针管,这的确有些相似之处。科学家们采集海底或者湖床的沉积物(纹泥),然后比对这些肉眼难以分辨的薄土层状的纹理与颜色,并且化验夹杂其间的微生物遗骸、尘埃,甚至化学元素,以此得到具有气候年序特点的各种记录数据

“一根好的纹泥岩芯,甚至可以做到以季度为单位,重现地球漫长历史的气候样貌,这和人类的过去与未来都密切相关”。中科院地质与地球物理所研究员刘嘉麒院士打开显微镜下拍摄的纹泥图片指给我看,赭褐色的断层被一些细微的黑线分隔,看起来就像一厚摞夹馅巧克力。
中国地学家在揭示全球气候变化之谜图片2
最早提出用纹泥计年的是瑞典的地质学家吉尔,在欧洲高峻秀美的冰川末端,他获得了源源不断的灵感与素材,那是在20世纪初叶,方法很快被传播到南、北美洲和非洲,但亚洲的纹泥研究则起步很晚。
1995年,刘嘉麒在德国参加学术会议时遇到一位开创了“玛珥湖”纹泥研究的德国人。玛珥湖是一种相当罕见的火山口湖,诞生之初就非常奇特地被塑造成壁垒高耸的封闭圆形,由于没有流水的带入带出,就仿佛一只遗世独立的天造之盆,在漫长的地质年代里接受着从天而降的种种气候信息,也包括湖底生物的自然演替和生息。这样纯净的环境与过程,让玛珥湖底沉积的纹泥成了自然界罕有的高分辨率气候指示器,记录着历史上演的哪怕非常微小的气候事件。
凭借30年的野外考察经验,刘嘉麒敏锐地感觉到玛珥湖纹泥研究的非凡价值,并认为中国一定也会有这样的玛珥湖。
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