陜西
在全球氣候變化背景下，湖泊有機(jī)碳埋藏對氣候波動的響應(yīng)機(jī)制，是碳循環(huán)研究領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題。傳統(tǒng)碳循環(huán)模型主要圍繞海洋與陸地生態(tài)系統(tǒng)展開研究，湖泊在全球碳循環(huán)中的重要作用長期未得到足夠重視。渭河盆地分布著厚度逾7500米的連續(xù)河湖相沉積地層，完整留存了長時(shí)間尺度的古環(huán)境信息，是探究湖泊碳循環(huán)與氣候系統(tǒng)耦合關(guān)系的理想研究載體。
近日，中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與氣候變化團(tuán)隊(duì)以渭河盆地西部戶縣凹陷（HX）、東部固市凹陷（WB1）獲取的兩支長序列沉積巖芯為研究對象，綜合運(yùn)用古地磁年代學(xué)方法，并結(jié)合有機(jī)碳、氮、沉積物粒度等高分辨率指標(biāo)測試分析，重建了區(qū)域過去120萬年湖泊有機(jī)碳埋藏的演化歷程，系統(tǒng)揭示了不同時(shí)間尺度下湖泊碳匯的主導(dǎo)控制機(jī)制。
研究表明，渭河盆地湖泊有機(jī)碳埋藏受全球冰量與東亞夏季風(fēng)的協(xié)同調(diào)控，兩者分別主導(dǎo)不同時(shí)間尺度上的碳循環(huán)演變。在冰期–間冰期尺度上，有機(jī)碳含量呈現(xiàn)冰期低、間冰期高的變化特征，并具有顯著的約10萬年周期。該周期同樣存在于亞北極、印度季風(fēng)區(qū)和地中海等氣候背景迥異、有機(jī)碳變化相位不盡一致的湖泊記錄中，表明全球冰量變化所驅(qū)動的溫度波動，通過調(diào)控有機(jī)質(zhì)的礦化分解效率，強(qiáng)化了湖泊碳埋藏的10萬年周期旋回，使其在不同氣候背景下均呈現(xiàn)出一致的周期變化。（圖1）
在歲差及亞軌道千年尺度上，東亞夏季風(fēng)成為主要調(diào)制因素。當(dāng)東亞夏季風(fēng)增強(qiáng)，區(qū)域降水隨之增多，湖泊水位逐步抬升：既改善了沉積環(huán)境，利于有機(jī)質(zhì)保存；又帶來充沛的陸源營養(yǎng)物質(zhì)，提升湖泊初級生產(chǎn)力，二者共同促進(jìn)湖泊有機(jī)碳埋藏量增加。本次重建的有機(jī)碳序列，明確識別出2萬年歲差與1萬年半歲差周期信號，證實(shí)低緯度太陽輻射的變化會經(jīng)由熱帶海表溫度、海氣相互作用進(jìn)一步放大，最終影響東亞夏季風(fēng)強(qiáng)弱與區(qū)域水文狀況。（圖2）
該研究系統(tǒng)揭示了全球冰量變化與區(qū)域季風(fēng)過程協(xié)同作用對湖泊碳循環(huán)的多尺度影響，為認(rèn)識湖泊碳匯對長期氣候變化的響應(yīng)機(jī)制，以及評估未來氣候變暖背景下湖泊碳匯演變趨勢，提供了重要的地質(zhì)歷史參考。該成果以“Glacial pacing and monsoon modulation of multi-scale lacustrine carbon sequestration in the Weihe Basin, North China”為題發(fā)表在國際地學(xué)期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology。博士研究生龍宜澧、戎曉慶為論文共同第一作者，孫有斌研究員和劉星星副研究員為共同通訊作者。
本研究由國家自然科學(xué)基金(42494910)、深地國家科技重大專項(xiàng)(2024ZD1001003)、國際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃聯(lián)合資助。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2026.113974
圖1：湖泊有機(jī)碳記錄與底棲有孔蟲δ1?O對比及其頻譜分析
圖2：MIS 9-11階段渭河盆地記錄與多氣候代用指標(biāo)對比
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