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西北研究院等在格陵兰NEEM冰芯元素铁研究中获进展
编辑: admin 来源: 未知 时间: 2020/7/10 13:47:20

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  20世纪90年代初,约翰·马丁(JohnMartin)基于南极Vostok冰芯中铁元素与CO2浓度之间的显著负相关提出了“铁假说”,即铁元素对“高营养盐、低叶绿素”海域浮游植物具有施肥效应,促进其光合作用及对大气中CO2的吸收,从而调节全球大气中的CO2浓度。

过去30年,人们在海洋沉积物、冰芯、黄土等地质载体中,发现了大量不同时间尺度的“铁施肥”证据。 由于各地质体所处环境差异,越来越多的证据表明,“铁施肥”效应在某些海洋也存在其他机制。 “铁假说”正面临着挑战。   近日,中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室副研究员杜志恒(论文共同第一作者)、北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室教授效存德(论文第一作者)等,基于国际合作获取的格陵兰NEEM深冰芯,首次重建该冰芯过去11万年生物活性元素铁序列,并填补了“Fe假说”北半球深冰芯数据空白。

  研究发现,过去11万年中,格陵兰NEEM冰芯中铁元素序列与粉尘浓度同步变化;且高纬度格陵兰NEEM冰芯与黄土记录在冰期-间冰期尺度存在一致性,间接证实了中亚粉尘对北半球大尺度粉尘输送的贡献;两者记录的关联性主要是由北半球65°N太阳辐射所驱动的(图1);“铁施肥”效应在千年时间尺度具有显著的不确定性:在冰期(包括显著冷阶段)时期,生物活性元素铁的施肥效应更显著,而在全新世与间冰阶“铁施肥”效应相对较小(图2);工业革命以来人类活动排放了大量的污染物,但人类活动排放的污染物并未导致NEEM冰芯内铁的显著增加。   该研究对认识长时间尺度上北半球大尺度粉尘Fe传输与海洋碳泵效应相关研究具有借鉴意义,并对该领域的定量研究及估算人类活动污染物排放的Fe施肥效应具有一定启发。 相关研究成果以IronintheNEEMicecorerelativetoAsianloessrecordsoverthelastglacial-interglacialcycle为题,发表在《国家科学评论》(NationalScienceReview,NSR)上。

  冰芯科学家PaulMayewski(美国)、Jean-RobertPetit(法国),中科院地球环境研究所研究员曹军骥,西北研究院研究员任贾文、副研究员李传金、李月芳等参与研究。

研究工作获得国家自然基金委杰出青年基金、国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项(A类)、冰冻圈科学国家重点实验室课题、中科院青年创新促进会课题等的资助。   论文链接  图1.过去11万年格陵兰NEEM冰芯Nss-Ca2+(A)、粉尘质量浓度(B)与中国黄土粉尘记录(古浪(C)与西峰(D))  图冰芯中生物活性元素铁与CO2浓度的对应关系。

图中圆圈和星形分别表示冷、暖期数据,可见在冰期/冷阶段,铁元素与CO2浓度之间更显著的负相关  。

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