近日，上海交通大学海洋学院讲席教授Michael L. Bender在国际权威期刊《Nature》上，发表题为《Two-million-year-old snapshots of atmospheric gases from Antarctic ice》的研究论文。该论文由Bender教授与颜余真（美国普林斯顿大学，Bender教授指导的博士生）等人合作完成，上海交通大学为第二单位。
本研究通过在东南极艾伦丘陵蓝冰区钻探获取的最大年龄为270±30万年的冰芯，重建了重要的温室气体数据，确认了中更新世转型后冰期的二氧化碳最低值呈下降趋势，揭示了浅层蓝冰钻探对重建古代大气成分的重要性。
冰芯是记录过去气候变化及地球大气组成的重要载体。现有最长的冰芯记录来自南极地区钻取的Dome C深冰芯，记载了过去80万年以来的气候环境信息。在过去80万年间，地球的冰期-间冰期循环周期约为10万年，但在约120万年-280万年前，冰期循环周期为4万年。在80万年-120百万年间，地球气候周期由4万年转变为10万年，这个时期被称为中更新世转型期，引起周期变化的具体因素一直是学界内的研究热点。不同领域的研究学者通过各种手段，诸如硼同位素，碳同位素等重建了中更新世的二氧化碳浓度，但得出的结论各有不同且由于缺乏直接的大气样品，这些方法重建的二氧化碳浓度误差较大。因此获取年代超过80万年、记录中更新世气候转型期的冰芯记录已成为冰芯科学研究的前沿问题之一。
本研究通过在东南极艾伦丘陵蓝冰区的浅层钻探，利用氩同位素定年得知此处冰芯最大年龄为270±30万年，并成功分析了其中氢氧同位素、温室气体含量、以及主要气体的元素和同位素成分。主要气体的分析表明冰芯中两百万年的气候信息没有被破坏。研究发现，在中更新世转型期（MPT）二氧化碳浓度为221-227ppm，4万年气候周期（40k世界）阶段二氧化碳浓度为204-289ppm，而工业革命前的10万年气候周期(100k世界)阶段的二氧化碳浓度范围为180-280ppm，说明MPT和40k世界的间冰期并没有明显地比100k世界更温暖，但是冰期却比现在要温和的多。
过去290万年间冰芯和海底沉积物的气候信息记录
过去很多研究认为冰期周期转型是由于冰期和间冰期CO2浓度持续降低造成的，但此项研究表明40k世界到100k世界的过渡仅有冰期CO2浓度的降低，间冰期CO2浓度并没有大幅度降低，而冰期CO2浓度的降低又可能与海洋循环改变、冰盖面积增大、生物圈生产力改变等多种因素相关。本研究证明了蓝冰区的浅层钻探是钻取古老冰芯的有效补充手段。
Michael L. Bender教授，美国国家科学院院士，普林斯顿大学（Princeton University）地球、大气和海洋科学教授，2015年受聘担任上海交通大学海洋学院讲席教授。他是国际气候变化研究领域的著名权威，长期从事冰期与间冰期之间的气候变化及全球碳循环过程研究。自2015年受聘担任上海交通大学海洋学院讲席教授以来，以交大为署名单位在Science、PNAS等国际一流期刊上发表高水平论文，建立了同位素气体分析实验室和海气通量走航系统研发实验室，并大力从世界一流大学引进优秀人才。
