在冰期-間冰期尺度上，大氣CO2含量變化同時(shí)受控于海洋與陸地的碳收支。過(guò)去，基于海洋碳埋藏和釋放過(guò)程來(lái)解釋大氣CO2含量變化的理論居于統(tǒng)治地位。相比之下，陸地硅酸鹽風(fēng)化作為全球碳循環(huán)的一個(gè)凈匯卻沒(méi)有得到足夠的重視。這主要是由于較多記錄重建的風(fēng)化演變趨勢(shì)存在較大爭(zhēng)議。太平洋和印度洋鋨同位素、大西洋鉛同位素以及以色列石筍鋰同位素重建結(jié)果表明，陸地硅酸鹽風(fēng)化歷史為冰期減弱而間冰期增強(qiáng)，并受到溫度變化的控制。但是，較多季風(fēng)區(qū)風(fēng)化重建工作顯示，硅酸鹽風(fēng)化受到季風(fēng)降水的強(qiáng)烈影響。這些爭(zhēng)議是無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估冰期-間冰期旋回中硅酸鹽風(fēng)化對(duì)大氣CO2含量變化的貢獻(xiàn)的主要原因。

中國(guó)科學(xué)院海洋研究所萬(wàn)世明團(tuán)隊(duì)聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)、瑞典隆德大學(xué)、英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院、中國(guó)海洋大學(xué)的研究人員，依托東海東北部國(guó)際綜合大洋鉆探計(jì)劃U1429站位沉積物中的同位素-元素地球化學(xué)記錄，重建了過(guò)去40萬(wàn)年以來(lái)東亞北部的陸地硅酸鹽風(fēng)化演變歷史，并通過(guò)對(duì)全球現(xiàn)代河流沉積物地球化學(xué)數(shù)據(jù)集的再分析，對(duì)比全球其他區(qū)域硅酸鹽風(fēng)化記錄，結(jié)合古氣候-風(fēng)化模型模擬，定量估算了冰期旋回中硅酸鹽風(fēng)化吸收的大氣CO2的量。

結(jié)果顯示，東亞、南亞及非洲季風(fēng)區(qū)的硅酸鹽風(fēng)化強(qiáng)度隨著歲差周期波動(dòng)，主要受到季風(fēng)降水演變的控制。在冰期，硅酸鹽風(fēng)化作用消耗的CO2的量低于間冰期，這主要是冰期較低溫度所致。但是，冰期的風(fēng)化碳消耗卻保持在相對(duì)穩(wěn)定的水平。研究推測(cè)，冰期冰蓋擴(kuò)張將較強(qiáng)的硅酸鹽風(fēng)化區(qū)域限制在中-低緯度區(qū)域。隨著歲差調(diào)控的南北半球的太陽(yáng)輻射量變化，降水帶及其引起的陸地硅酸鹽風(fēng)化帶在南北半球間往復(fù)擺動(dòng)，相對(duì)穩(wěn)定的風(fēng)化面積產(chǎn)生了相對(duì)恒定的CO2消耗量。

這一冰期-間冰期尺度季風(fēng)氣候變化對(duì)全球硅酸鹽風(fēng)化調(diào)控的理論，有助于厘清地質(zhì)歷史上和未來(lái)硅酸鹽風(fēng)化在全球碳循環(huán)中的作用。

近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《通訊-地球與環(huán)境》（Communications Earth & Environment）上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等的支持。

冰期-間冰期旋回中陸地硅酸鹽風(fēng)化碳消耗的時(shí)空演變