2016年4月25日,Nature雜志發(fā)表題為《不斷變化的大氣CO2濃度是新生代早期氣候的主要驅(qū)動(dòng)因素》(Changing Atmospheric CO2 Concentration Was the Primary Driver of Early Cenozoic Climate)的文章,通過(guò)分析古海洋沉積物中有孔蟲(chóng)的化學(xué)成分來(lái)重建古CO2含量,發(fā)現(xiàn)始新世大氣中CO2濃度是全球氣候變化的主要驅(qū)動(dòng)力,CO2濃度的升高是早始新世極端溫暖氣候的主要原因,隨后的氣候變冷導(dǎo)致CO2濃度下降,最終形成了現(xiàn)今的極地冰層。
早始新世(約5100~5300萬(wàn)年前)氣候最適宜事件(EECO)是過(guò)去6500萬(wàn)年里最熱的一段時(shí)期,年平均氣溫比工業(yè)化前高10 ℃,比現(xiàn)在約高14 ℃。隨后到中—晚始新世,全球變冷,特別是高緯度地區(qū),最終到早漸新世(約3360萬(wàn)年前)在南極洲形成了大陸冰蓋。目前預(yù)測(cè)始新世時(shí)大氣CO2濃度為500~3000 ppm,但由于缺少相關(guān)研究數(shù)據(jù),該時(shí)期的CO2與氣候間的相互作用仍不明了。以英國(guó)南安普敦大學(xué)(University of Southampton)的研究人員為首的研究團(tuán)隊(duì),采用最新的地球化學(xué)分析方法,利用從坦桑尼亞鉆探項(xiàng)目獲取的保存完好的浮游有孔蟲(chóng)貝殼中的硼同位素(δ11B)來(lái)表征pH值,用以校正先前的預(yù)測(cè)值,判斷大氣中的CO2含量。
盡管有孔蟲(chóng)種屬的不確定性使得CO2含量的絕對(duì)值難以確定,但推算結(jié)果表明EECO期間大氣CO2的濃度約為1400 ppm。早始新世至晚始新世,CO2含量大約減少1/2。對(duì)于給定的氣候強(qiáng)迫,在始新世時(shí)期對(duì)海面溫度變化的緯度依賴(lài)性與第四紀(jì)晚期類(lèi)似,那么CO2含量的降低足以驅(qū)動(dòng)始新世發(fā)生由高緯到低緯的氣候變冷。一旦去除工業(yè)化前到始新世期間由慢反饋?zhàn)饔茫ú话ㄌ佳h(huán))引起的全球溫度變化,相對(duì)于工業(yè)化前CO2每增加1倍,溫度升高2.1~4.6 ℃(66%的置信度),EECO與始新世晚期均顯示出氣候平衡敏感性,類(lèi)似于規(guī)范區(qū)間(1.5~4.5 ℃),說(shuō)明早始新世的大部分溫室效應(yīng)是由CO2含量的增加所引起,此期間的氣候敏感性相對(duì)穩(wěn)定。