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火山爆發引發 5,600 萬年前地球史上最嚴重暖化事件

2017/9/1 — 12:54

Din Muhammad Sumon / flickr

Din Muhammad Sumon / flickr

地球史上最嚴重的暖化事件發生於 5,600 萬年前,當時地球平均溫度在短短幾千年內上升 5°C ,令大量海洋生物死亡,學者均稱這段時間為古新世 — 始新世氣候最暖期 (Palaeocene/Eocene Thermal Maximum, PETM) 。然而,當時的碳排放量與源頭一直成謎。最新刊於《自然》的報告發現箇中原因極有可能是當年火山爆發噴出大量二氧化碳。

PETM 發生時,各個地區的氣候分野愈來愈大,較冷的地方轉移到兩極,格陵蘭也在此時脫離歐洲大陸;不論陸地海洋生物也被迫遷移或適應新氣候。當時海水酸化日益嚴重並缺氧,海洋生物因而大量死亡。地球用了近 20 萬年時間才令氣候回復較為平穩的狀態。現時學界主流意見都認為人類應引 PETM 為鑑,避免人為的全球暖化繼續惡化。不過新研究結果將會顛覆這種說法。

主導研究的德國 Geomar-Helmholtz 海洋研究中心學者 Marcus Gutjahr 表示,我們經常以這個史前自然暖化例子去看現時人為碳排放,但事實是我們正步入一個完全未知的領域。 Gujjahr 的團隊利用電腦模擬與從大西洋東北海底岩芯發現的單細胞生物貝殼化石分析,了解當時暖化情況。

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團隊主要集中於分析貝殼中的氧、碳與硼同位素比例,而硼的比例最為重要因為這些元素會受融入海水中的二氧化碳 (CO2) 數量影響,是現今海洋科學界其中一個普遍使用的海洋酸化指標。研究顯示,這些 CO2 有三大不同來源:火山爆發、海底甲烷排放以及充滿有機物的淤泥。

不過,這三個來源都對貝殼的碳同位素比例有非常不同的影響;團隊又發現,火山爆發隨時間逐步排放 CO2 也會導致後兩者加速排放碳,而計算所有因素以及海水酸化幅度與時間的關係後,團隊指當年九成的碳排放量來自火山爆發。但 Gutjahr 表示團隊不排除還有其他短期且突然的甲烷與碳排放影響當時暖化。他指出,當時海水酸化近 2 萬年,而要令海水酸鹼值保持低位, 2 萬年來也需要排放足夠的甲烷;從貝殼化石的碳同位素成份來看這不太可能。

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團隊又計算出 PETM 總共釋放出 102—122 x 1014 公斤的碳到大氣中——數字比現時已知化石燃料庫存更高,並以每年 58 x 1010 公斤的速度排放逾 5 萬年。現時燃燒化石燃料造成的碳排放約為每年 10 x 1012 公斤。

未有參與研究的澳洲古生物學家 Daniela Schmidt 指研究有警世作用,因為 5,600 萬年前的排放比現時還要低但已造成全球性災難。另一英國地理學家 Mark Maslin 亦指研究值得注視,當年的甲烷排放未如之前所想多,在氣候變化中有較少的影響。不過 Maslin 提醒,現時碳快速排放,暖化情況不能與過去直接比較,例如地球對氣候變化的敏感度已有所不同,意味著地球生物未必如以往一樣能適應到新的氣候。

來源:
The Guardians, Volcanic eruptions triggered global warming 56m years ago, study reveals, 30 August 2017

報告:
Gutjahr, M., Ridgwell, A., Sexton, P.F. & et al. (2017). Very large release of mostly volcanic carbon during the Palaeocene–Eocene Thermal Maximum. Nature 548, 573–577 31 August 2017. doi:10.1038/nature23646

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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