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的有的多嘴,中科院地球化学钻探所

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的有的多嘴,中科院地球化学钻探所

    这一周来,大雪plus低温、和舍友聊后天、Earthpider_Pu公众号上一篇讲后天的科普,包括昨晚图书馆里又撞见WallaceBroecker的《大洋传送带》一书,以及今天开幕的气候大会,不禁也想就“后天”絮叨几句。
    
    “后天”里也有很robust的科学理论支持。Dennis Quaid所饰的气候学家杰克,科研方向包括利用全新世(最近1万年来的地质时期)的气候数据建立气候模型,预测未来的气候变化。其模型中的亮点莫过于大洋传送带理论,这在现实的科学界是由美国哥伦比亚大学的地球与环境系的Wally Broecker在80年代末提出的。Broecker何许人?在古海洋和古气候学界是神一样的存在。在这个圈子里流传的一个段子是:他在后花园里一下午写的东西,就可以引领这个领域到一个新的方向。对了,不能免俗的提一下他至今发的Nature、Science已经80多篇。
    
    多年前的一个夏天,中科院某所曾邀请Broecker及另一位大牛Denton来中国做报告。当时老板一声命下,我们也全组出动,齐赴盛会。其时正好坐在离Broecker一米左右的位置,看着80岁的大神颤巍巍的站着讲完报告,内心也是无比的澎湃。会后有同学问Broecker,<后天>会不会真的来到?可能也是被问的太多了吧,Broecker淡淡一笑,举了举大拇指,不过是朝下的....他后来解释到这在现实中不太可能。
    
    昨晚在雾霾中去图书馆借书,在书架中找书,一抬头看到Broecker在2010年出版的一本书,已经被翻译成了中文,就叫做《大洋传送带》,,刚读研究生时读英文版的日子浮现脑海,那时还想自己翻译出来作为资料保存....译本开头是他专门给中译本写的寄语,继续翻,看到前几页序言,忽然也明白了当时讲座时他对‘后天’利用模型预测气候变化朝下竖大拇指的理由之一,如书中所言:

渐新世(33.9–23.03 Ma)是新生代地球演化历史中非常独特的一个重要转折期,地球正经历从始新世的“温室”气候向“冰室”气候的快速转变,通过研究这一关键时期的气候变化可为预测未来全球气候变化提供重要参考信息。

应中国科学院地球化学研究所邀请,中国地质大学王成善院士在贵阳参加“全国铀成矿理论与攻深找盲技术方法学术年会”期间,于11月4日下午访问地化所,并作了题为“地球深时对未来地球的启示”的学术报告。地化所共100多名科研人员和研究生到会聆听了报告,报告会由所长胡瑞忠研究员主持。

    “我的思想很少受到计算机模拟的影响,在我看来,它们很少能获得预期的成功。可以说,在很大程度上,模拟不过是在试图复制古气候的观察结果而已。”

中国科学院西双版纳热带植物园热带森林生态学重点实验室古生态组李树峰等人和生物地理与生态学研究组星耀武,以及英国布里斯托大学等研究人员结合植物大化石数据和气候模型进行了合作研究。该研究整合了渐新世欧亚大陆中高纬度地区149个植物大化石数据点,利用共存法重建了化石点的古气候数据。通过对不同时期和地区的古气候进行对比,分析了早、晚渐新世欧亚大陆不同地区的气候差异,以及和现代气候的对比分析。研究还对比了化石数据和英国布里斯托大学一系列HadCM3L模型模拟的渐新世气候结果,分析了化石数据和气候模型之间的差异。

王成善院士在报告中系统介绍了“深时”的定义与提出背景、“深时”研究的主要内容和重要意义以及相关研究的主要进展。“深时”研究主要是研究前第四纪地质历史时期的地球古气候变化及重大地质事件, 并为未来全球气候变化预测提供依据。“深时”研究可以从地球演化的宏观尺度上了解全球气候变化的过程、地表各圈层与气候变化之间的相互关系,并为一系列重大科学问题的解决提供科学依据。王成善院士强调,深时研究要关注地球的温室气候状态,显生宙以来地球表层大部分时间是处于高二氧化碳的状态,我们需要去了解地球表层系统在这种高二氧化碳浓度下的运行机制,而解开这些科学谜团,必须对深时地质记录进行综合研究,目前国际上已有较多针对海相地层记录的研究,陆相记录的研究相对较少。随后,王成善院士介绍了正在松辽盆地开展的大陆科学钻探工程,并展示了新近取得的宝贵岩芯照片,获取连续完整的地质记录正是研究温室地球古气候和古环境变化的关键。报告结束后,参会师生就相关问题向王成善院士进行了咨询和交流,会议讨论热烈。大家认为,王成善院士的报告立足深时研究前沿,内容丰富,深入浅出,对我们开展相关研究具有重要启迪。

     当然,模拟的工作并不是不重要,Wallace又写到:

研究结果表明:渐新世欧亚大陆中高纬度地区的年均温范围为5.4–25.5 °C,年降雨量范围是338–2453 mm,该时期大部分地区的气候类型和现代的亚热带季风性湿润气候相似。研究发现早渐新世和晚渐新世气候较为相似;渐新世欧洲的气候整体上比中亚和东亚更为温暖湿润,中亚是其中最为干冷的地区。通过对渐新世和现代气候的对比分析,结果表明地质构造运动,是影响欧亚大陆渐新世以来的气候演变的重要驱动因子。通过和不同边界条件的HadCM3L古气候模型对比,表明气候模型和大化石数据在大的空间尺度上大体一致,但是气候模型重建的温度季节性差异明显比化石数据要大(模拟的夏季温度比化石数据高,冬季温度低),尤其是在高纬度地区。结合其他相关研究结果,研究人员认为目前的气候模型预测的气候变化有很大的不确定性,如果全球气候变暖,那么未来北半球中高纬度地区的冬季温度可能会比目前的模型预测的更高。另外基于年均温的分析表明:CO2在560 ppmv以及1120 ppmv的模型和化石数据较为吻合,说明古气候模拟中CO2浓度是一个重要影响因子,但有很大误差,需要有更多研究进行校正。

王成善是我国著名沉积学家、中国科学院院士、中国地质大学教授,曾任联合国教科文组织国际地球科学计划463和555项目主席,连续任两个国家“973”项目和国际大陆钻探计划“松辽盆地大陆科学钻探”首席科学家。曾获“国家杰出青年科学基金”、“李四光地质科学奖”、“全国先进工作者”、“全国五一劳动奖章”、“全国优秀教师”、“美国地质学会会士”等荣誉和称号。主要从事沉积学和大地构造研究,在白垩纪古环境与古气候、构造隆升与沉积响应、大陆古海洋学和含油气盆地分析等方面取得系统性创新成果,在国内外地学界有重要影响。

     “不过我并非说以前那些建立有效模型模拟过去的尝试不重要,实际上,他们非常重要!”

该研究的一个重要创新之处是尝试将化石数据与气候模型结合,揭示了气候模型对中高纬度地区温度季节性差异预测的偏差以及古气候模拟诸多边界条件不确定性,可为预测未来气候变化研究提供重要参考价值。相关成果以Oligocene climate signals and forcings in Eurasia revealed by plant macrofossil and modelling results 为题在国际地学期刊Gondwana Research在线发表。该研究得到了国家自然科学基金委中英合作项目(No. 41661134049)、国家自然科学基金(No. 41772026, 41372035, U1502231)、中科院“率先行动”百人计划C类(No. 2016-062)、中科院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室开放基金(No. 153107)、中科院西双版纳热带植物园135项目以及英国自然环境研究理事会基金项目(No. NE/P013805/1; No. NE/K014757/1; NE/L002434/1)的支持。

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     虽然,他又补了一句:(

论文链接

王成善院士作报告

    “在模型能够令人满意的再现过去之前,其对化石燃料二氧化碳排放影响的预测仍将存疑”
 
     嗯,还是先谈点别的吧。。。《后天》中使地球重回冰期的是两周内发生的三个空前绝后的超级风暴,按照地质科学史的说法,这应该属于“灾变论‘。生活中有没有可能成为现实,还是搬小板凳坐等气象学家的加入。

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欧亚大陆渐新世植物化石和气候模拟温度重建对比图。第一行图片为早渐新世;第二行图片为晚渐新世。MAT、CMT和WMT分别为年均温、最冷月均温及最热月均温。灰色和黑色线分别为现在和渐新世海陆边界线。实心圆代表化石气候数据,底图为气候模拟数据。不同的颜色为温度。

报告会现场

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