環境學院占長林博士在國際著名期刊《美國科學院院刊》發表論文

發布時間:2020-04-03 發布者: 編輯:向文容 瀏覽次數:

(環境學院 供稿) 近期,環境學院占長林博士與中科院地球環境研究所和美國耶魯大學、麻省大學的科學家合作,通過研究陜西洛川黃土剖面黑碳記錄,重建了黃土高原最近260萬年以來高分辨率的明燃和燜燒變化歷史(煙炱—在古火研究中指示明燃;焦炭—在古火研究中指示燜燒),并以“Asian inland wildfires driven by glacial–interglacial climate change”為題發表在PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)雜志上。他們發現,煙炱所指示的明燃具有非常明確的冰期—間冰期旋回變化規律(圖1),它還與深海氧同位素δ18O、大氣二氧化碳濃度、不同區域的粉塵等都具有較好的相關性(圖2)。這說明北半球大冰蓋所調制的內陸氣候干旱化是自然火,尤其是明燃的重要控制因子。另一方面,自然火通過排放溶解鐵,可以改變海洋生產力,從而影響大氣二氧化碳濃度,進一步影響氣候和內陸干旱化,形成一個正反饋。

自然野火是地球系統的重要組成部分,對全球氣候和生態系統有重要影響。火在長期的地質歷史中是如何作用的,與氣候變化之間存在什么關聯?通過長時間尺度、高分辨率的多指標地質記錄,可以研究自然野火與氣候變化之間的關系。然而,長時間尺度的火災重建只能從天然環境中獲取,這些指標通常是零碎的,因此很難去理解。

環境中的黑碳是生物質和化石燃料不完全燃燒形成的含碳物質連續統一體。燃燒過程中排放的大部分黑碳儲存在土壤中,還有一部分通過風力搬運、沉降、地表徑流和雨水的沖刷作用,最終在河流、湖泊、海洋等環境中沉積下來。由于黑碳的惰性和在沉積環境中所受到的光化學和微生物作用小,黑碳可以在沉積物中存在幾百萬年,所以黑碳的沉積記錄可能包含很多古環境的信息。黑碳的難降解特性和在人類使用化石燃料之前黑碳主要來自生物質燃燒的特點,使黑碳成為大火事件的指示物,其在沉積物中的記錄提供了可靠的自然野火的歷史記錄。根據黑碳的形成條件,一般將其分為兩類:焦炭和煙炱。焦炭是植物組織不完全燃燒的殘留物,保留了原始燃料的結構特征;而煙炱是高溫燃燒條件下通過氣粒轉化形成的碳球粒。兩者物理化學性質存在較大的差異,導致其遷移、傳輸、沉降模式和環境行為的不同。因此區分不同類型的黑碳對于研究自然野火歷史有十分重要的意義。

該研究得到科技部和國家自然科學基金委項目支持。

文章鏈接:https://www.pnas.org/content/117/10/5184

圖 洛川剖面煙炱指示的第四紀野火歷史圖2洛川剖面煙炱記錄與古氣候指標對比

《美國科學院院報》(PNAS)是與Nature、Science齊名,被引用次數最多的綜合學科文獻之一,周刊。自1914年創刊至今,PNAS提供具有高水平的前沿研究報告、學術評論、學科回顧及前瞻、學術論文以及美國國家科學學會學術動態的報道和出版。PNAS收錄的文獻涵蓋生物、物理和社會科學,2008年的影響因子為9.38,2009年影響因子為9.432。在SCI綜合科學類期刊中排名第三位,因而已成為全球科研人員不可缺少的科研資料。

占長林,中共黨員,博士,環境學院副教授、教工二支部書記,2019年學校優秀共產黨員。近幾年主持和參加國家級、省級和校級項目10余項。近年主持和參與國家級、省級和校級項目10余項,已在PNAS,Science of the Total Environment,Chemosphere, European Journal of Soil Science,Atmospheric Environment, Environmental Science and Pollution Research等學術期刊發表學術論文50余篇,其中SCI檢索論文28篇。