中更新世轉型研究 - 地球科學討論

http://www.pnas.org/content/114/50/13114
半年前的文章了，今天才有空好好讀一下，
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先簡介一下：Middle Pleistocene transition
（中更新世轉型, 發生於1.2-0.6百萬年之間)
指的是全球的冰期-間冰期變化從4萬年主導的週期轉變為10萬年週期
的一個事件或是一段時期。

主要有幾個特點：
1. 冰期變得更長，更冷，
2. 海水面因為冰期時的冰川體積變大而下降的更多，
3. 因為海水面在冰期時下降的更多，更大面積的大陸棚暴露出來，
造成更多的揚塵，間接可能造成生物營養鹽提供更多，
海水表面的初級生產力上升，導致大氣中更多二氧化碳下降，
4. 冰期的結束變得更突然，在4萬年週期時接近sin波的週期，
逐漸演變呈緩慢降溫快速升溫的鋸齒狀週期。

自從90年代開始這便是一個很主要的研究或是爭論的時間段落，
而在2012年劍橋大學的Elderfield（已故）等人在南太平洋深海重建南極底層水的溫度
顯示有一個主要的變化在90萬年附近發生，這個問題又重新被炒熱起來。

主要原因在於這個問題難解的部分：
1. 過去認為這個事件主要的變化應該是北半球陸地上的冰川體積變化
（因為南極的陸地冰川被認為很早以前就發育而且相對穩定），
可是Elderfield等人發現的變化是在南太平洋的深海，
暗示著南極陸地冰川的重要性，
2. 過去根據全球平均的底棲性有孔蟲氧同位素變化，認為這段時間的冰川體積變化
應該是”緩慢的漸變“，而非“事件型的突變”，
但是Elderfield等人發現的變化卻是事件型的快速轉變。

北vs南，慢vs快，這樣在氣候的解釋上會產生許多不一樣的模型，莫衷一是。

再者，傳統上解釋的理論分為兩派，第一派認為因為是冰川體積的改變，
所以應該是跟冰川自己的動態以及跟太陽輻射能量的耦合有關，
另一派則認為如果是全球的變化的話，應該有個全球一致的驅力，
那最簡單的與直觀的就是全球的溫室氣體造成的溫室效應才是，
而超過冰芯紀錄80萬年之後的斷簡殘篇證據顯示可能80 萬年之後的二氧化碳濃度
在冰期的時候是略高於比較年輕的時間段落的，但是時間的解析度跟資料實在太少
不足以下結論。

在這樣的框架下，本篇研究提供了難得的時間解析度足夠的大氣二氧化碳紀錄
（1-1.2百萬年前），他們發現了在1-1.2 百萬年之間2-3個冰期-間冰期時的
大氣二氧化碳濃度的確是在冰期的時候略高於比較年輕的時間段落，
但是間冰期跟後來冰芯的紀錄差不多，但是他們比較了海水面變化的資料
發現大氣二氧化碳的變化不足以完全解釋相對應的變化，
在跑了一些碳循環模式後認為必須同時透過冰川體積對於二氧化碳變化的敏感度改變，
以及冰川體積的兩者同時變化才可以解釋，
基本上算是整合或是同時解釋了過去兩種模型的不足。

PS.因為沒有像冰芯直接的觀測，本研究是透過海洋岩芯中浮游有孔蟲的B同位素
回推海水pH值，然後再透過計算回推大氣中的二氧化碳濃度。
歐洲學者非常努力在找南極哪裡有適合可以鑽取連續的冰芯回到老於1百萬年的冰
來看過去的二氧化碳紀錄，但是非常困難，已經有找到幾個地點，
但是怎麼確定年代，還有過老的冰的一些流動與擠壓的效應還在努力中

而透過近年來的南大洋的證據顯示，大氣中的二氧化碳下降與南大洋的生產力增加有關
，而這生產力的變化亦跟南大洋在冰期時接受到比較多的大氣揚塵有關，
到這裡就有點雞生蛋蛋生雞沒完沒了了，不過文中自己也有講清楚他們
並沒有辦法解釋哪個才是真正的trigger, 但是他們的確證明了這幾件事情的交互作用。
（我猜這也是本篇作者群最嘔的部分吧，要是真的找到trigger,
就不會”只是“發在PNAS了XD）

整理如上，但我覺得還有好幾個問題還沒解:
1. 如果碳循環還有冰川動力是雞生蛋，蛋生雞的話，那也許表示還有其他的trigger!!?
2.如果1-1.2百萬年前的間冰期二氧化碳跟0-40萬年差不多的話，
那為什麼50-80萬年之間的間冰期二氧化碳會低這麼長的一段時間，
但是冰期卻又沒什麼變？？？

3. 目前大家都希望找到一個全球一致性的機制來解釋這個看起來應該是全球性變化的事件
，但是根據Elderfield的資料來看，南北半球可能就有不一樣的變化，
還有一篇最近的研究顯示全球幾個區域的生物生產力或是海底的有機質的保存度
在跨過MPT時反應都不一樣，或許這個事件本身就不是單一trigger??
而是有地區上的差異！？

跳到我自己的結論：大家趕快來做古海洋/古氣候學研究吧！！！
我有有趣的材料跟想法，快來找我～～～（不管怎樣就是要打廣告！）XD

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讓我們起來吧!!
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創造我們的世紀!!!!

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