始新世-漸新世氣候轉型(EOT)

始新世-漸新世氣候轉型（Eocene-Oligocene Transition），簡稱為EOT，發生於距今約3400萬年前，是新生代以來重要的全球變冷事件，其標誌著地球從“暖室期”向“冷室期”的轉型，同時該時期南極冰蓋開始形成，地球環境發生了巨大變化。

基本介紹

• 中文名：始新世-漸新世氣候轉型 
• 別名：始新世-漸新世氣候轉變 、始新世-漸新世氣候轉換 

現象描述

自新生代以來，地球氣候從兩極無凍的“溫室氣候”逐步轉型為兩極均有冰蓋覆蓋的“冰室氣候”。這種轉型過程中最引人注目的是始新世-漸新世之交的氣候變冷事件（約距今3400萬年，持續約50-70萬年），該事件的出現標誌著地球氣候從“溫室”進入“冰室”，並且南極開始大量結冰形成冰蓋。新整理拼合的新生代大氣CO₂含量重建表明，該時期大氣CO₂分壓降低了約400-500ppm，而截至2023年11月的大氣CO₂分壓僅為417.9 ppm。伴隨大氣CO₂分壓的降低，平均全球地表溫度降低約5℃，海平面下降50-80米。

研究歷史

整體上，始新世在早始新世氣候適宜期之後是逐漸降溫的。隨著地層記錄的不斷增加，始新世末期降溫的最後一個步驟被揭示，這得益於對始新世-漸新世交界的深海氧同位素研究。20世紀70年代中期，深海氧同位素結果顯示始新世-漸新世之交存在明顯的正偏。隨後結合大陸邊緣沉積地層、冰筏碎屑物等研究表明南極冰蓋正是在這一時期開始大量形成。

在20世紀80年代，人們開始尋找合適的“全球界線層型剖面和點位（金釘子）”來確定始新世-漸新世邊界（Eocene-Oligocene Boundary, EOB）。最終於1992年在義大利Marche地區的Massignano露頭剖面的19.0米處標記 ，該標記與浮游有孔蟲家族Hantkeninidae的滅絕相對應。始新世-漸新世其它生物的演替也十分顯著，早在20世紀初，古生物學家就發現歐洲地區以奇蹄動物為主導的始新世動物群在始新世-漸新世之交後被亞洲起源的齧齒動物群所取代，這一事件被稱作“大間斷” 。除了哺乳動物，陸生植物和軟體動物、硅藻和介形蟲等均對該時期氣候轉型有所回響。

形成原因

始新世-漸新世氣候轉型的形成原因一直是古氣候研究的焦點之一。上世紀70年代發現該事件以來，已經有較多的假說被提出。這些假說包括構造變化引起的洋流變化、大氣CO₂濃度下降、火山活動、天體撞擊和地球軌道參數的變化等。 Kennett等在上世紀70年代提出了“熱隔離”假說，其認為始新世末期塔斯馬尼亞海道和德雷克海道的打開促進了南極繞極流的形成，南極繞極流不利於赤道向南極的熱量傳輸，從而使得南極地區變冷。但是地質記錄顯示塔斯馬尼亞海道和德雷克海道的開啟時間與始新世-漸新世交界存在一定偏差。 DeConto等通過模擬結果認為，只要大氣CO₂濃度降低到750ppm，也能使得南極冰蓋形成。Galeotti對羅斯海的岩心的碎屑分析發現，在大氣中二氧化碳濃度小於600 ppm的情況下，一個較小的南極冰蓋（局限於陸地）會形成，使得南極地區對夏季日照強迫高度敏感。直到32個百萬年前，一個更穩定的大尺度的冰原才在海岸線上形成，與大氣中二氧化碳濃度降至600 ppm以下的最早時間一致。因此大氣CO₂濃度的降低是始新世-漸新世氣候變化的重要原因，但是這還需要解答大氣CO₂為何在始新世-漸新世之交降低。地球軌道參數的變化也可能驅動始新世-漸新世氣候變化，軌道尺度的平均夏季日照輻射量的最低值恰好對應始新世-漸新世氣候轉型開始時的EOT-1事件和最大冰量（δO正偏最大值）時期Oi-1。綜上所述，始新世-漸新世氣候轉型不是單一因素所致，是多種強迫結合反饋機制下造成的，未來還應該通過模擬和資料記錄研究各個機制的因果關係和相對貢獻。