80万年来热带西太平洋上层水体pH和pCO2演变及影响机理
结题报告
批准号:
41230959
项目类别:
重点项目
资助金额:
296.0 万元
负责人:
李铁刚
学科分类:
D0603.海洋地质学与地球物理学
结题年份:
2017
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
于际民、于心科、常凤鸣、徐兆凯、南青云、熊志方、孙晗杰、仇晓华、安佰正
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中文摘要
海洋在调节大气pCO2变化中起关键作用,以暖池为主体的热带西太平洋作为全球海-气交换最强烈的区域,是探索大气pCO2冰期旋回机制的理想海区。本研究以热带西太平洋的生物拖网、表层沉积物和岩芯为材料,以碳酸盐系统参数的演变为切入点,将现代过程与地质记录结合,应用浮游有孔虫壳重、B/Ca、δ11B、Mg/Ca和δ18O等指标,在对以往pH、[CO32-]经验估算公式标定的基础上,获得该区0.8 Ma以来上层水体pH、[CO32-]和pCO2演化记录,查明其垂向梯度和空间变化特征,分析其与系统内部温盐、生产力、跃层深度等环境要素的关联,探讨热带过程在其演变中的重要作用。在此基础上,再与南极冰芯中大气pCO2记录进行对比,探寻是否有热带驱动因素和暖池在全球碳循环和气候变化中起作用。
英文摘要
The ocean plays a key role in modulating the atmospheric partial pressure of carbon dioxide (pCO2). As one of the sea area with most fast exchange rate with the atmosphere, the tropical West Pacific with the main body of warm pool is an ideal area for solving the exact causes of glacial-interglacial pCO2 cycles. Based on the samples of plankton trawls, surface sediments and sediment cores, and beginning from the evolution of carbonate chemical system parameters, we reconstructed the history of pH, carbonate ion concentration ([CO32-]) and pCO2 variations in the upper water from tropical West pacific over the last 0.8 Ma, by applying multi-proxies of planktic foraminiferal shell weight, B/Ca,δ11B, Mg/Ca and δ18O and calibrating the empirical formulas for the calculations of pH and [CO32-]. And then we investigated the vertical gradients and spatial differences of these carbonate system parameters, analyzed their correlations with other paleoceanographic factors such as temperature, salinity, productivity and thermocline/nutricline depths, and finally elucidated the important role of tropical processes in their variabilities. Furthermore, we explored the significances of tropical forcing and warm pool in global carbon cycles and climate changes, in base of the comparisions of pH, [CO32-] and pCO2 variations with atmospheric pCO2 fluctuations recorded in Antarctic ice cores.
碳在海洋与大气之间数量和组成的改变是引起全球变暖和海洋酸化的核心过程,特别是海洋上层水体碳酸盐系统更是攸关海洋碳汇和大气碳排放等碳交易国际事务的关键环节。本项目以热带西太平洋的生物拖网、表层和柱状沉积物样品为材料,发展与完善浮游有孔虫壳重、B/Ca和δ11B等新兴技术,在评估这些碳酸盐系统替代指标合理性的基础上,重建了0.8 Ma以来热带西太平洋上层水体的pH、[CO32-]和pCO2变化,查明了其碳酸盐系统变化的控制机理,揭示了热带过程在其碳酸盐系统变化的作用,明确了西太平洋暖池在全球碳循环和气候变化中的重要地位。成果体现在,发现六偏磷酸钠能大幅提高有孔虫壳重清洗效率,建立Globigerinoides sacculifer和Neogloboquadrina dutertrei壳重-深部[CO32-]、Pulleniatina obliquiloculata壳重-次表层[CO32-]的经验公式;发现生命效应对浮游有孔虫B/Ca有重要影响,但溶解效应对浮游有孔虫B/Ca影响甚微,建立N. dutertrei和P. obliquiloculata的KD-[CO32-]关系式。冰期-间冰期尺度上,上层水体碳酸盐系统总体上与大气pCO2协变,表现为冰期pH高、pCO2低,表明大气pCO2是热带西太平洋上层水体碳酸盐系统的主控因素。然而,与现代该区处于CO2的海-气平衡不同,0.7 Ma以来上层水体一直表现为大气CO2的源,这表明除大气pCO2外,其它因素或过程如ENSO和生产力扮演重要角色,表现为初级生产力低时上层水体pH低、pCO2高,El Niño盛行时pH低、pCO2高。冰消期时,南大洋深部流通状况加强,富DIC的SAMW/AAIW潜入到该区导致上层水体pH降低和pCO2升高,使热带西太平洋上层水体表现为强的大气CO2的源。然而,从叠加在冰期旋回之上的长周期变化看,上层水体碳酸盐系统主控因素不是pCO2,打破CO2海-气平衡的也不是ENSO和生产力,而是东亚夏季风控制的温跃层深度—东亚夏季风增强,温跃层变浅时上层水体pH低、pCO2高。冰期-间冰期尺度上,0.7 Ma以来该区深部[CO32-]与海平面协变,表明热带西太平洋深部碳酸盐系统响应陆架碳酸盐生产的变化,支持“珊瑚礁假说”。研究成果对于全面理解热带过程和西太暖池调控全球碳循环和气候变化的作用机制具有重要意义。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s00343-013-2117-z
发表时间:2013-03
期刊:Chinese Journal of Oceanology and Limnology
影响因子:--
作者:Tang Zheng;Li Tiegang;Chang Fengming;Nan Qingyun;Li Qing
通讯作者:Li Qing
Bathyal records of enhanced silicate erosion and weathering on the exposed Luzon shelf during glacial lowstands and their significance for atmospheric CO2 sink
冰川低位期间暴露的吕宋陆架上硅酸盐侵蚀和风化增强的深海记录及其对大气二氧化碳汇的意义
DOI:10.1016/j.chemgeo.2017.11.027
发表时间:2018
期刊:Chemical Geology
影响因子:3.9
作者:Zhaokai Xu;Tiegang Li;Peter D. Clift;Shiming Wan;Xiaohua Qiu;Dhongil Lim
通讯作者:Dhongil Lim
Environmental significance of morphological variations in the foraminifer Ammonia aomoriensis (Asano, 1951) and its molecular identification: A study from the Yellow Sea and East China Sea, PR China
有孔虫 Ammonia aomoriensis 形态变异的环境意义(Asano,1951)及其分子鉴定:来自中国黄海和东海的研究
DOI:10.1016/j.palaeo.2016.05.010
发表时间:2017-10
期刊:PALAEOGEOGRAPHY PALAEOCLIMATOLOGY PALAEOECOLOGY
影响因子:3
作者:Lei Yanli;Li Tiegang;Nigam Rajiv;Holzmann Maria;Lyu Man
通讯作者:Lyu Man
DOI:--
发表时间:2014
期刊:海洋地质与第四纪地质
影响因子:--
作者:秦秉斌;李铁刚;常凤鸣;熊志方;郝鹏
通讯作者:郝鹏
DOI:10.1016/j.palaeo.2017.07.008
发表时间:2017-10
期刊:Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology
影响因子:--
作者:Hanjie Sun;Tiegang Li;Chuanlian Liu;F. Chang;Rongtao Sun;Z. Xiong;Baizheng An
通讯作者:Hanjie Sun;Tiegang Li;Chuanlian Liu;F. Chang;Rongtao Sun;Z. Xiong;Baizheng An
低纬度西太平洋硅藻席沉积与碳循环
  • 批准号:
    40776031
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    47.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    李铁刚
  • 依托单位:
黑潮源区古环境演化研究
  • 批准号:
    90411014
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    125.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    李铁刚
  • 依托单位:
晚第四纪西太平洋边缘中深层水流通状况的研究
  • 批准号:
    40176019
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    李铁刚
  • 依托单位:
国内基金
海外基金