研究：深海CO2重返大氣 促冰河期結束 - 地球科學討論

因為這跟小弟最近一直感興趣的題目有關
所以閱讀完後花一點時間跟大家報告一點心得
如有任何錯誤或問題請不吝指正跟提出，謝謝！^_^
有很多海洋碳循環的東西我也不是真的非常清楚

這篇文章所使用的方法其實已經是非常古老的方法了
也就是利用海洋沉積物中浮游性(Planktonic)跟底棲性(Benthic)有孔蟲(Foraminifera)
的殼體（Shell, 記者翻甲殼XD也不是多大的錯就是了）
中的碳十四年代差異，推論海洋中底層水或是深層水的Ventilation Rate
也就是所謂的""換氣率"'

這是Wallace Broecker的拿手好戲，從198x年代伴隨著加速器質譜儀技術的發展
之後就一直拿來當作了解全球不同深水水團循環的一個證據
之所以難做或是很少人做是因為一個定年很貴
以本實驗室為例，我們固定的合作夥伴是紐西蘭的一間實驗室，一個定年點要接近
兩萬新台幣，如果同一個深度要定底棲跟浮游那就是兩倍的價錢了！（囧）
大家有興趣可以去看看他這篇光是浮游就定了59個定年點！
天阿~~~除非你的合作對象願意跟你一起分攤這些費用
不然真的很驚人阿

好險我們最近有找到好心人，讓我也有點手癢想做這種實驗XD
之後浮游性有孔蟲我都打PF, 底棲性都用BF來代表

理論上浮游性有孔蟲生活在海水的表層，與大氣有較好的接觸，所以吸收到的
碳十四應該是跟大氣很接近（除了一個差值叫作儲藏庫年代Reservoir Age, 容後再敘）
而BF殼體內的碳十四則取決於附近的水團
意思就是說，如果我這些BF生活在受到南極底層水(Antarctic Bottom Water, AABW)
的影響，那我們可以假設，這些BF所定到的碳十四年代是跟AABW的循環速度有關
AABW是在環南極地區因為海冰形成排放出來的鹽水加上極低的低溫所形成的比重
相對較重的水團，如果這樣的水團形成的很快（也有可能是整個地球的深海循環加快）
理論上說起來BF減掉PF的碳十四年代差值(BF-PF)就會變小，因為底水的換氣率變好了
（希望到這邊大家都可以理解）

所以我們便可以在過去3萬年以來的冰期間冰期進行這樣的工作
看看冰期到間冰期之間BF-PF的年代差異會不會有變化，如果變大的話就表示
整個循環會變慢，而有許多的老碳會被堆積在深層水中

但是現在有一個很重要的問題
海洋岩芯的年代怎麼來？
不管做出氧同位素或是其它的東西，都沒有年代上的意義
而在三萬年來通常我們都是用PF的碳十四定年當做控制點，兩兩控制好後
其它的深度用內差來平均，問題是如果冰期間冰期中間，如果海洋循環變慢了
那有可能整體海洋中的碳會累積比較多，所以所謂的儲藏庫年代就會變
現代的海水平均的儲藏庫年代是400年，也就是說你拿一個現代的海水去定
它的碳十四年代，平均說起來應該是差不多400年
明明是現代的海水但卻已經有400歲了，
所以如果冰期的時候循環更慢了，搞不好這個儲藏庫年代會隨著時間改變
那就麻煩了，所以海洋岩芯的年代會出現誤差

本篇作者瘦皮猴先生（Skinner, XD）做了比較有趣的事
因為這根岩芯非常靠近南極，所以他認為這根岩芯的PF的氧同位素紀錄
應該會跟南極冰芯所記錄到的南極當地氣溫有關
所以他將PF的氧同位素紀錄對比到南極冰芯，而利用南極冰芯的年代當作自己
海洋岩芯的年代，所以他可以將儲藏庫年代在不同時期做更仔細的評估
而因為對比的是冰芯，代表的是直接大氣的年代，所以他可以將BF-PF的年代差
轉換成BF與大氣的年代差，得到他覺得更準確的底層水的換氣率
（呼，好喘）

接下來問題來了，幹嘛非得做南極不可？
在冰芯的研究中顯示上次冰期時CO2濃度大約比現今低了80-100 ppm
而在冰消期一直到工業革命前經過幾次的變化

0. 三萬到一萬八千年間，維持相當穩定的~180ppm
1. 一萬八千到一萬五千年前，CO2快速自~180ppm 上升至~235ppm
2. 一萬三千到一萬一千年前, 再次從~235ppm 上升至~265 ppm
3. 六千到七千年間到兩千到三千年前, 緩慢的再度上升個~10ppm

這中間階段1跟2都是非常快速上升的時間，而且升的幅度很大，都是30-40個ppm
而這些時間段落都跟許多古海洋循環變化的時間點相當，所以很學者都認為說
冰期-間冰期尺度的CO2變化，跟海洋循很有關係
而且經過估算，應該是跟深層的海洋循環有關，因為深層海水能容納的碳較多
而主要的兩個深層水形成區一個就是在南極，而另外一個在北大西洋

Marchitto等人在2007年發表一個成果，他認為在冰消期時的兩次CO2排放是跟南極的
中層水團(Antarctic Intermediate Water, AAIW)循環有關，
因為他的研究站位在加洲附近，而一般認為此地的湧升流與AAIW有關，他的故事是這樣
：當冰消開始時，因為海冰退卻，西風帶南移，所以造成AAIW的產量增加
因為產量增加，所以循環加速，把本來堆積的老碳往北邊推，所以讓它的站位被影響
但是同一年Galbraith等人在北太平洋的深海裡卻發現北太平洋深海要等到
一萬五千年後才釋放出老碳，使得洋盆底的含氧量較高

但是從來沒有人直接到南極附近受AABW影響的站位去做這件事
因為這邊要找到好的岩芯很難，但瘦皮猴先生跟他的研究團隊做到了
也成功證實了在冰期時，南極的深海的確存在著換氣率相當差的深層水團
而換氣率與CO2在一萬八千到一萬五千年間同時上升
可以推測就是因為南極地區因為換氣率變佳，所以將所儲存的老碳給釋放出來
報導中是用打嗝來形容，我覺得很貼切，但覺得很可怕
幾千年的廢氣一次打出來，感覺很腐臭XDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD

但是依我個人的觀點我認為瘦皮猴先生很可惜的點在於
他並沒有交代CO2第二次快速上升的原因
而在今年，有人秘魯一帶同樣利用這樣的工作探討AAIW的換氣率卻發現，沒有特別的變化
這表示南極地區的水團變化，可能沒有我們想像中的這麼一次而且整體變化
這當中可能還有更複雜的事情，但瘦皮猴先生並沒打算多談

我想可能是等到下次再發另一篇Nature or Science吧，哈哈

總之，瘦皮猴先生做了兩件很重要的事
第一個，海洋岩芯本身的年代模式跟誤差計算，這個在他的補充資料裡足足寫了10幾20頁
這是將這篇文章的價值可以推的更高的一個很重要的前提

第二個，他證實了，冰期時南極的深海的的確確存在換氣率相當差的水團
而這個水團的換氣率改變與大氣中的二氧化碳改變相當密切
（除了一萬五千到一萬三千這段）

接下來的研究方向就要看各位研究者或有興趣的大家一起來想啦！！
我個人目前正在進行的是西南赤道太平洋地區進行這樣的工作
希望可以找出高緯度地區跟低緯度地區之間的連結

也歡迎有興趣的學弟妹跟大家繼續關注相關的消息或是投入相關的研究領域阿！
希望不會寫得太亂！
如果對以上所提到的文獻有興趣可以來找我，統統丟給你看，哈哈^_^
[email protected]或站內信皆可！

大家加油！
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讓我們起來吧!!
用狂飆的熱情和鐵般的理智
創造我們的世紀!!!!

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