不来梅大学海洋环境科学中心 在356号探险船启航的前一天早上，研究船“乔德斯分辨率号”在弗里曼特尔(澳大利亚)
这些结果是基于作为IODP国际海洋发现项目一部分的这艘钻井船的样本
荣誉:威廉·克劳福德，IODP·约翰逊 长期以来，人为的全球变暖一直被认为是一个相对简单的因果链:人类通过燃烧化石燃料破坏了碳循环，从而增加了大气中二氧化碳的浓度，进而导致全球气温升高
“然而，越来越明显的是，这并不是故事的结尾
森林火灾在世界各地变得越来越频繁，向大气中释放更多的二氧化碳，并进一步加剧全球变暖，这首先增加了森林火灾的风险
这是气候科学家所说的正反馈机制的一个典型例子，”不来梅大学海洋环境科学中心的博士后研究员大卫·德·弗雷舍乌沃强调说
为了揭示这种自然环境下的气候-碳循环反馈机制，大卫·德·弗莱施库沃和他的同事们利用了来自深海沉积物核心的同位素数据
“这些岩芯中有些含有3500万年前的沉积物
尽管这些沉积物年代久远，但它们带有明显的所谓米兰科维奇旋回痕迹
米兰科维奇周期与地球轨道形状的节奏变化(偏心率)以及地球旋转轴的倾斜(倾角)和方向(进动)有关
“就像天文时钟一样，米兰科维奇周期改变了太阳辐射在地球上的分布，从而引发了有节奏的气候变化，”德·弗雷舍乌沃解释道
“我们观察了沉积物中微体化石的碳氧同位素组成，并首次将偏心率、倾角和进动节奏用作地质年代计
然后，我们应用统计学方法来确定一种同位素系统的变化是导致还是滞后于另一种同位素的变化
" 他的同事马克西米连·瓦赫伦坎普补充道:“当两种同位素系统中的一个共同模式出现在碳系统中的时间比氧同位素系统稍早时，我们称之为碳同位素铅
然后我们推断碳循环在沉积物沉积时控制了气候系统
古气候学家和古海洋学家经常使用碳同位素作为碳循环扰动的指示器，氧同位素作为全球气候状态变化的代表
这些深海微体化石同位素组成的变化可能表明，例如，陆地植物和土壤增加了大陆碳储量，或者随着冰盖的增长全球变冷
“对碳循环和气候之间的领先和滞后进行系统和时间连续的分析构成了这项研究的创新特点
“我们的方法允许以高分辨率对过去3500万年的地球历史进行排序，”海科·帕利克教授说
“我们表明，过去的3500万年可以细分为三个区间，每个区间都有其特定的气候-碳循环运作方式
“平均来说，作者发现氧同位素导致碳同位素的变化
这意味着，在自然条件下，气候变化在很大程度上调节着全球碳循环动态
然而，研究小组关注的是相反的情况
事实上，德·弗莱施库维尔和他的同事发现了一些古代的例子，在这些例子中，碳循环在大约10万年的时间尺度上推动了气候变化，就像现在在更短的时间尺度上的情况一样，“但当然没有人类的干预，”佩克说
在3500万年至2600万年前最长的一段时间里，碳循环主要在气候稳定时期主导气候变化
“地质记录中气候稳定的时期通常有天文原因
“当地球围绕太阳的轨道接近一个完美的圆时，季节日照极限被截断，更均匀的气候被强制执行，”大卫·德·弗莱舍乌沃解释说
“在3500万到2600万年前，这样的天文结构有利于南极冰盖的暂时扩张
我们认为，在这种情况下，冰川侵蚀和随后的岩石风化的强度会增加
这一点很重要，因为硅酸盐岩石的风化会从大气中移除二氧化碳，从而最终控制温室效应
" 但是大约2600万年前，作案手法发生了根本的变化
在气候波动而非稳定的时候，碳循环控制了气候
“我们相信这种变化可以追溯到喜马拉雅山脉的隆起和季风主导的气候状态
当季节性极端日照通过偏心地球轨道被放大时，季风会变得非常强烈
更强的季风允许更多的化学风化，从大气中去除二氧化碳，从而对气候进行碳循环控制
" 作者提出的机制不仅解释了观察到的碳和氧同位素的模式，还提供了关于气候系统和碳循环如何随时间相互作用的新观点
“一些假说需要用数字气候和碳循环模型进一步检验，但这项工作中提出的过程层面的理解很重要，因为它提供了一个在与今天有根本不同的边界条件下我们星球的机制的一瞥，”德·弗莱舍乌沃说
此外，这项工作还提供了一些情景，当气候-碳循环模型被推到地质历史的极端情景时，这些情景可以用来评估它们的能力
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