作者paleoworld (路遥知罗立)
看板EarthScience
标题Re: [请益] 浮游性有孔虫纪录
时间Wed Jan 26 22:15:00 2011
难得有非地震或是构造相关的问题,就让小弟来抛砖引玉好了
(是说难得遇到我稍微会一点的东西XD)
不晓得你读得是哪一本书,也许可以将书名PO上来与大家分享?
稍微整理一下,你的问题里包含了几件事情:
1. 一千五百万年来冰川的体积真的增加了吗?增加在哪里?
2. 有孔虫的氧同位素(delta 18O, d18O)是什麽,有哪些因素会影响d18O的改变?
3. 当深海的底栖性有孔虫纪录改变(高纬度地区来的讯号)时,低纬度的表层有孔虫
纪录(低纬度热带海洋来的讯号)会不会有什麽相对应的改变?
在这里请容许我先跳着讲(跳)先跳到第二点解释一下原理,也许你已经知道
不过也许还有版友不甚了解,请容许小弟叨扰一下
最早利用有孔虫殻体氧同位素推测过去冰期间冰期冰川体积的人
(海洋单细胞生物原生动物,大部份利用海洋中碳酸钙形成殻体,殻体有方解石质
霰石,或是利用身边的碎屑成壳)
是我们伟大的Cesare Emiliani在1954年所发表的文章,在过去研究冰川的学者
(
http://en.wikipedia.org/wiki/Cesare_Emiliani 他真的叫凯萨耶~超酷的)
都是陆上的地质学家,透过冰川的推积物与侵蚀痕迹来重建,过去的冰川历史
这样的研究很容易遇上几个问题:年代不易断定,再来就是反覆发生的冰川会覆盖掉
上次发育的痕迹。根据一些简单的基本假设,加上分析技术进步与海洋地质学的兴起
E先生建立了过去五十万年来的北半球冰川发育历史
有孔虫氧同位素基本上受控於几件事情
(基本原理
http://en.wikipedia.org/wiki/Delta-O-18)
1. 温度, 2. 海水本身水体的氧同位素, 3. 生机效应
海水本身的氧同位素包括什麽呢?主要包括蒸发降雨,与冰川效应
当水汽蒸发时,相对较轻的16O会比较容易富集在水汽中,而使得原来的海水相对富集
了较多较重的18O,设想,在冰期的时候,许多的水汽都被冰封在冰川里,表示有许多的
16O离开了海洋,而使得18O富集在原来的海水里,会使得海水本身的氧同位素较重
这个就是所谓的冰川效应,但是表层海水还会受控於蒸发与降雨的效应
回到第一个问题,过去一千五百万年来发生了什麽样的气候事件?
一千五百万算起来是大约从中中新世一直到现在,非常长的一段时间
如果不管一些细节,只谈百万年尺度的气候变化的话,大约在一千五百万到一千万年间
西南极的陆上冰川有一个主要的发育期(东南极早在始新世与渐新世边界就开始了
Eocene/Oligocene boundary),而在过去三个百万年以来则是北半球冰川
主要扩张的时间(有兴趣请参考Zachos et al., 2001 Science, 他整理了整个新生代
六千五百万年来主要的气候与构造事件)
在来是最後一个问题,就是当冰川体积增加时,热带地区会有什麽相对的改变?
为什麽可以用底栖性的有孔虫氧同位素来代表全球的冰川体积呢?不是还有温度吗?
很简单的一个假设是,越深的海底,水温是很固定的,科学家假设即使有冰期间冰期
的变化底水的水温变化还是很小,所以可以直接忽略温度来的效应(当然这个在10多年来
有很多的争论)所以把底栖性的有孔虫的氧同位素来当全球冰川体积的代表
至於浮游有孔虫的氧同位素代表什麽意义呢?基本上我可以说,就包含了我们刚才所说的
温度,蒸发降雨,冰川体积等等,所以其实浮游有孔虫的氧同位素是较复杂的
那我们来评估一下,比如说温度变一度的话氧同位素会变多少,冰川使全球平均海水面
下降一公尺的话氧同位素会下降多少?
根据Bemis et al., 1998的实验得到如果氧同位素变化1 个千分率
(1 permil, 千分之一)的话,相对应的温度大约会变化4.8度
而根据许多前人的研究,如果全球海水面下降一公尺的话,平均氧同位素大约会改变
0.01个千分率,(听起来好像很少)
我们拿上次冰期来说,目前大约都觉得全球平均海水面大约下降了120-140公尺
(也就是氧同位素大约下降了1.2-1.4个千分率)
而在热带的海洋大约下降了3度,换算起来才不过0.625个千分率
所以表层浮游有孔虫大约因为温度与冰川的效应大约会下降个1.8-2.0个千分率
(在此不多讨论蒸发降雨,会很复杂)
所以理论上当全球冰川体积逐渐增加时,浮游有孔虫的氧同位素应该也是会增加的
但是
最麻烦的就是,表层的海水会互相交换,水汽来源的氧同位素值会改变,所以单看
浮游的数值时,可能不会像底栖的改变量这麽大,那是因为有许多的因素互相牵制抵消了
讲到最後好像没有回应到你的问题,不过点出了一个很重要的观念就是
"努力找到一个只受控於较少因素影响的代用指标"
会使解释这些数值更来的直接与简单,未来在观看更多的古气候研究的数值报导时
也鼓励大家用这样的思考下去评估他的可信度
以上,欢迎讨论!
也欢迎加入我们的行列!台大地质科学系古气候研究的团队越来越多人罗!
※ 引述《bohoatto (BHT)》之铭言:
: 最近读到一本书, 提到过去一千五百万年冰川的体积增加, 深海底栖性
: 有孔虫d18O值随之增加, 可是热带太平洋的浮游性有孔虫d18O值却较无变
: 化, 不知道要怎麽解释.
: 是因为表层且热带所以海水温度变化较小吗? 还是什麽原因..
: 谢谢!
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让我们起来吧!!
用狂飙的热情和铁般的理智
创造我们的世纪!!!!
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