該研究由中國科學(xué)院青藏高原研究所丁林院士領(lǐng)導(dǎo)的碰撞隆升及影響團隊聯(lián)合德國森肯貝格生物多樣性和氣候研究中心、英國布里斯托大學(xué)和馬達(dá)加斯加塔那那利佛大學(xué)等科研同行共同完成。北京時間5月3日凌晨，相關(guān)成果論文在線發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進展》(Science Advances)。

　　論文通訊作者丁林院士表示，牡蠣等雙殼類軟體生物的殼體是連接地表各圈層的時空橋梁，精細(xì)記錄著地球氣候節(jié)律與生態(tài)更替的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，這“啟迪我們從深時之境中探尋生態(tài)文明的未來之路”。

　　他指出，以牡蠣化石為代表的增生生物殼體如同樹木年輪，每年形成明暗交替的生長紋層。夏季高溫時，殼層生長較快、結(jié)構(gòu)疏松，形成“亮帶”；冬季低溫時，生長減緩、結(jié)構(gòu)致密，形成“暗帶”。

　　基于這一思想，中國科學(xué)院青藏高原所碰撞隆升及影響團隊早在2014年就提出，利用介形蟲化石明暗相間的季節(jié)性殼體環(huán)帶進行氧同位素古高度計的重置檢驗方法，揭示了岡底斯山是比喜馬拉雅山更古老的山脈。

　　溫暖主旋律偶爾穿插冰川短促音符

　　論文第一作者、中國科學(xué)院青藏高原所特別研究助理何松林介紹說，在本項研究中，研究團隊通過精準(zhǔn)識別大型耙牡蠣化石殼體生長紋層，進行高分辨率微區(qū)采樣，通過巖相學(xué)(掃描電鏡和陰極發(fā)光顯微鏡)和地球化學(xué)(鍶同位素，成巖識別元素錳和鐵含量測定)等方法，確定化石并未受到后期成巖作用的改造，并從中提取氣候季節(jié)性變化的高分辨信號。

　　結(jié)合全球氣候模型，研究團隊模擬了不同二氧化碳濃度下的海表溫度、海水氧同位素值和鹽度分布，驗證了基于生物碳酸鹽巖團簇同位素溫度計所獲取數(shù)據(jù)的可靠性。

　　研究結(jié)果顯示，在白堊紀(jì)早期大洋缺氧事件全球降溫時期，牡蠣化石記錄的南半球中緯度地區(qū)冬季海水溫度比夏季低10℃-15℃，這一數(shù)據(jù)與現(xiàn)今同緯度地區(qū)季節(jié)性海水溫度變化幅度相似；海水氧同位素數(shù)值的波動表明，部分淡水可能以季節(jié)性冰蓋-冰川融水的形式注入海洋，類似現(xiàn)代格陵蘭冰蓋夏季消融的情景。

　　何松林對此比喻說，早白堊世溫室世界就像一首交響樂，溫暖的主旋律中偶爾穿插著冰川的短促音符。

　　當(dāng)前全球變暖常被簡化為“溫度持續(xù)上升”，但本項研究提醒，氣候系統(tǒng)具有高度非線性特征，即溫室氣體濃度升高可能加劇季節(jié)差異，導(dǎo)致極端天氣頻發(fā)，而非均勻升溫。

　　助解溫室氣候下海陸相互作用機制

　　論文通訊作者和共同第一作者、中國科學(xué)院青藏高原所特別研究助理王天洋指出，研究推測，早白堊世的短暫冰川活動可能由巴拉那-伊騰德卡(Paraná-Etendeka)火山活動的負(fù)反饋與地球軌道周期變化等因素共同驅(qū)動。“這提示我們即使在全球變暖的今天，局部地區(qū)的重大地質(zhì)事件疊加人類活動，也會導(dǎo)致出現(xiàn)意料之外的降溫事件。”

　　研究團隊之前通過分析位于藏南江孜地區(qū)的箭石化石，已提出在早白堊世的全球降溫期間，大陸冰蓋的總體積或達(dá)到現(xiàn)今南極冰蓋體積的一半，約1650萬立方千米。此次研究成果不僅再次印證該時期氣候變化的復(fù)雜性，也豐富了學(xué)界對溫室氣候背景下海陸相互作用機制的科學(xué)理解。

　　論文作者之一、德國森肯貝格生物多樣性與氣候研究中心安德烈亞斯·馬爾奇(Andreas Mulch)教授認(rèn)為，這項研究如同為古老氣候圖景打開一扇新窗，打破溫室氣候單一敘事，照見地球系統(tǒng)深層的季節(jié)律動與冰凍回聲。

　　中國科學(xué)院青藏高原所稱，近3年以來，丁林院士團隊已在諸多國際期刊上發(fā)表一系列具有里程碑意義的地球系統(tǒng)科學(xué)研究成果，持續(xù)引領(lǐng)和推動地球系統(tǒng)科學(xué)前沿研究。