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 admin   2022-09-24 20:56   110 人阅读  0 条评论

17-14Ma期间,亚洲地区相对湿度减少,比时至今日最高处3-4°,称作始新世地理环境适于期(Miocene Climatic Optimum, MCO),随后,在14-13Ma,1Ma之内d18O减少了差不多万分之一,亚洲地区相对湿度下降,北极冰帽快速扩张,这被称作中始新世地理环境转型(Mid Miocene Climate Transition,MMCT)。

MMCT并非波动,是火星地理环境系统的总体出现改变。MCO和MMCT一起构筑了中始新世最为特殊的地理环境该事件,为现今水蒸气CO2含量最佳值问题提出了一种可参考的自然模型。

MCO正好相关联着亚洲地区性的d13C正偏该事件—蒙特雷该事件(Monterey carbon isotope excursion, MCIE),这与密西西比河小规模沉积岩活火山爆发有关(Columbia River Flood Basalt,CRB)。CRB活火山活火山爆发从16.7-15.9Ma,启动了MCO。MCIE稳步了约3.5Ma。这段时间,亚洲地区极地很多地方性都大批堆积碳氢化合物,以加州蒙特雷堆积为代表。MCIE包含五个三级该事件,叫作Carbon Maximum(CM1-CM6),由400ka天文学近地点讯号控制。比如说,在16.7Ma,d13C开始减少,CaCO3大批留存,这个该事件叫作Carbon Maximum CM1(稳步了250kyr)。

在MCIE大趋势上,d13C减少了万分之一。这表明,极地瓦卢伊的12C被移开了(比如说被深藏了),重的13C更加含水。这预示极地和海岸线出现了重大的C库重组该事件。同时,在大趋势上,d18O降低,表明火星总体环境温度减少。

但,事情的复杂程度在于,在d18O(变大,天气情况散逸)~d13C(变大)的一级趋势上,还共振了一个相反的低频讯号d18O(变大,天气情况较冷)~d13C(变大,CaCO3留存进一步增强,12C被深藏)。因此,我们必须训诲清楚这两个完全不同的操作过程是如何出现的。

蒙特雷该事件相关联着小规模的活火山活火山爆发,释放出来大批的CO2,当时水蒸气CO2含量可达470-630ppm,这使亚洲地区地理环境高涨,北极冰帽变宽,地下水位上升。活火山活火山爆发的CO2,其d13C为百分之一-5,按道理应该使整个碳库的d13C增大,而并非减少。这表明,水蒸气CO2含量减少,一定促发了另外的监督机制,抵销了活火山活火山爆发CO2的负d13C的影响,并进一步把d13C往正的方向偏移。

我们考虑如下的可能操作过程:MCO环境温度减少,地下水位上涨,这使更多的领海被冲走,这些都是深藏有机碳的好地方性,只好12C被更多地深藏,使d13C总体减少。因此,从大趋势上,只要空气中小规模CO2没有被吸收,这一监督机制就会存在。也就是天气情况暖,d13C正偏。

但,在这个大趋势上,天文学近地点周期参数还在出现改变,导致三级的丁年变化。当天气情况较冷的这时候,北极锋面进一步增强,ACC进一步增强,海中流监督机制导致微生物兴盛,通过微生物泵把过多的12C下陷于海中,只好,就又变成了天气情况冷的这时候,d13C正偏。

MCO时期,还不存在北极冰帽。但400ka周期的碳库变化就已经非常明显,这和北极冰帽密切相关。因此,南大洋的地理环境对400ka周期的d13C变化应该起到主导作用。

在MCO之后,随之而来的是MMCT,亚洲地区相对湿度开始下降,期间经历了一系列的三级降温该事件。d13C也从MCO的高值区降到MCO之前的低值水平。表明,早期活火山活火山爆发的过量CO2经过几百万年的自然循环,已经从水蒸气中被海岸线和极地吸收。北极冰帽也在这次烈火后重生,体积增大,亚洲地区相对湿度变得更低。

可见,在没有北极冰帽的情况下,火星系统吸收过量的CO2需要好几个百万年。其中涉及海岸线上的风化监督机制,通过风化硅酸盐,空气中的CO2被消耗。此外,早期被冲走的领海下陷量很多的有机质。当北极冰帽增长时,这些富含有机质的堆积物因为海冰的发育而被永久留存,不重新参与CO2循环。

这个操作过程对我们今天人类社会面临的高CO2模式有借鉴意义。唯一的区别就是我们有北极冰帽。如果可以类比,要想通过自然操作过程完全吸收这么多的额外CO2,可能需要百万年的尺度。

MCO的操作过程和白垩纪的该事件有很多类似之处。区别在于,在白垩纪时期,没有北极冰帽。此外,白垩纪出现了小规模的海中厌氧该事件(Oceanic Anoxia Event,OAE),在白垩纪OAE该事件期间,海中会堆积大批的有机质,消耗掉氧气,成为缺氧环境,海中生活的微生物就遭了殃。

在MCO期间,并没有出现这种OAE该事件。但,在印度洋区已经有苗头显示,在MCO的末期,海中已经开始朝还原方向演化。如果蒙特雷该事件初始活火山爆发的CO2再多一些,MCO稳步的时间再长些,就很难说MCO时期会不会出现OAE该事件了。虽然MCO期间总体上由于环境温度升高,两极和赤道的温差增大,锋面减弱,ACC也减弱。这其中最大奥妙在于北极冰帽的存在。即使是MCO最最热时期,北极也有AABW生成,这使大洋尚有一息之气,而不至于全面进入滞缓的状态,大洋总体通风变差,变得和白垩纪大洋一样的下场。

在MCO最热的时期,北极冰帽变宽至少60-70%,海陆的温差出现,季风也会形成,这这时候,北极洲属于温暖潮湿的环境,降雨代替了降雪。当随后的降温,北极海岸线上的冰首先处于面积扩展状态。冰有一个神奇的作用,就是发射阳光,使海岸线接收太阳热量增大。只好,随着冰帽面积减少,北极大陆环境温度以及附近海水环境温度降温。但,当冰帽到达海岸边时,海岸线上的冰帽开始已减少厚度为主。这时,由于冰帽总体面积减少缓慢,对日照量的反射作用基本保持恒定,只好我们就会发现,这一地区的环境温度开始和冰量解耦。在一定程度上,由于冰帽会削弱空中的云量,使日照量反而会有些减少,导致这一地区的环境温度变化变得复杂。

在MMCT亚洲地区较冷时期,亚洲地区降温大约3°,AABW向北扩张,占据了北太平洋大部分海中。同时,赤道东太平洋海水盐度降低,预示这一地区的水文变化,降水增多,ITCZ向北移动。赤道东西太平洋之间的环境温度差高达4°,表明Walker环流体系存在。在赤道印度洋和西太平洋区,极地SST则降低2°。这表明暖池效应抵销了一定的亚洲地区降温影响。MMCT这种大幅度降温,对亚洲地区极地微生物物种来说也是个挑战,物种变得丰富。

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