6600万年来天文定年的地球气候变化记录及其可预测性

（化石网报道）据中国科学（冯维维）：深海底栖有孔虫通过氧和碳的同位素组成保存了地球过去气候的重要记录。

但这些记录在某些地方缺乏足够的时间分辨率和/或年龄控制，以确定哪种气候强迫和反馈机制是最重要的。作者对过去6600万年的底栖生物的碳和氧同位素进行了深入解析和年代推演。

其结果表明，地球的气候可以被归为离散的状态，这些状态被与温室气体水平变化和极地冰原增长相关的转变所分离。每一种气候状态都受轨道周期的影响，但又以与状态相关的方式对辐射力的变化作出反应。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.aba6853

（化石网报道）据地球科学部（冷疏影）：在国家自然科学基金项目（批准号：40976024、91128208、41525020、41776051）长期资助下，同济大学海洋地质国家重点实验室田军教授参与国际大洋钻探计划，利用该计划在东赤道太平洋获得的深海沉积岩芯重建了中新世（5.975-8.270 Ma, 15.555-20.000 Ma）（Westerhold et al., 2020, Table S5）底栖有孔虫氧、碳稳定同位素记录，这一成果被纳入由全球21家实验室合作完成的CENOGRID（CENOzoic Global Reference benthic foraminifer carbon and oxygen Isotope Dataset，新生代全球参考底栖有孔虫碳氧同位素数据集）气候标准曲线。相关研究成果以“6600万年来天文定年的地球气候变化记录及其可预测性（An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years）”为题，于2020年9月11日在线发表在《科学》（Science）杂志上，论文链接：https://science.sciencemag.org/content/sci/369/6509/1383.full.pdf。

气候变化的实质是热量在地球系统中的再分配过程，大气环流和大洋环流对热量的传输起了至关重要的作用，而地质时间尺度上水循环和碳循环的相互作用则是控制大气环流和大洋环流的关键过程。底栖有孔虫钙质壳体18O可反映海水的18O，受全球冰量和海水盐度控制，可指示冰盖生长或海平面升降（Shackleton et al., 1974），是地质时间尺度上水循环演变的良好指标。底栖有孔虫钙质壳体13C可反映海水的13C，大洋13C与海洋碳储库存在半定量关系，大洋13C变化0.31‰约相当于330-694 GtC的输入（Peterson et al., 2014），是地质时间尺度上碳循环的良好指标。CENOGRID气候标准曲线就是6600万年以来高分辨率的深海底栖有孔虫18O和13C记录，是该领域的最新研究成果。它表明在长时间尺度下，由水循环和碳循环相互作用造成的气候变化的因果关系是可以确定的。

新生代（6600万年前至今）是地球历史上最新的一个地质时代，生物界开始呈现现代生物分布格局，两极冰盖依次形成，构造尺度上全球气候逐渐变冷，而在地球轨道调控的太阳辐射驱动下，冰期旋回逐渐成为轨道尺度上气候演变的主旋律。近几十年来，古海洋和古气候学家一直梦想着通过重建新生代6600万年以来高分辨率（<5千年）、高质量、连续的深海底栖有孔虫氧、碳稳定同位素记录，揭示水循环和碳循环的演变历史及其相互作用，进而揭示新生代的气候演变规律，为准确预测未来气候变化奠定理论基础。依托国际大洋钻探计划，从深海获取高质量的沉积岩芯，是目前达到这一目的的唯一手段。

CENOGRID国际团队由德国不来梅大学海洋环境科学中心（MARUM）的托马斯·韦斯特霍尔德博士（Dr. Thomas Westerhold）和波茨坦气候研究所（PIK）的诺伯特·马尔万博士（Dr. Norbert Marwan）带领，全球21家实验室参加。同济大学海洋地质国家重点实验室田军教授是CENOGRID团队中来自亚洲的唯一代表。

CENOGRID气候标准曲线是过去6600万年气候的新参照标准，能让我们更准确地知道地球上何时变暖或变冷，对气候变化的深层机制也有了更好的理解；而对数据采用的数学分析则揭示了新生代气候演变中隐藏的相关性和重复出现的模式，可以让我们像研究彩色条形码一样研究过去6600万年的气候变化，并对人类活动在本世纪内引起的快速气候变化加深理解。