古氣候:氧同位素與溫度(一)

2021-02-15 北京大學LaCOAS

 在古氣候的研究中，氧同位素是解密過去氣候變化的一個十分重要的工具之一。大自然中的氧元素由佔絕大多數的O-16（99.76%）、少量的O-17（0.20%）和極少量的O-18（0.04%）組成，它們之間的差異主要來源於原子核內中子數的不同，而這一微小的差異導致它們在地球化學循環中出現十分重要的同位素分餾效應。其中，最重要的兩個過程便是蒸發和凝結。蒸發過程中，輕的O-16相對更容易掙脫束縛進入大氣中，而凝結過程中，重的O-18則會先凝結出來。因此在水汽從低緯度地區蒸發，向極地地區輸送的過程中（伴隨著凝結降水），大氣以及降水中的d18O（O-18所佔的比例）一直處於衰減的狀態。

根據Dansgaard（1964）的研究發現，降水中的d18O（d18O_p）的變化主要存在兩種效應：Temperature Effect （溫度效應） 和 Amount Effect （降水效應）。在中高緯度地區，d18O_p的變化主要由溫度效應主導，和溫度變化有很好的線性相關。根據GNIP （Global Network of Isotopes in Precipitation）的觀測數據表明，在年際變化尺度上，在中高緯地區，溫度變化1℃，d18O_p改變0.54‰ （在模式中，d18O_p的變化為0.50‰）。那在擁有冰芯（Ice Core）中所提供的自末次盛冰期以來的d18O觀測序列的基礎上，是否能夠根據現有的觀測所提供的d18O和溫度變化之間的關係定量的推斷過去兩萬年以來的溫度變化呢？欲知後事如何，且看下回分解。

封面及部分文字來源：

http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Paleoclimatology_OxygenBalance/ 

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