近日，海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室（南海国重）姜仕军教授团队与美国蒙特克莱尔州立大学Ying Cui副教授团队合作，联合英国布里斯托大学、南京大学、中国地质大学（北京）、北京大学、宾夕法尼亚州立大学、加州大学圣克鲁兹分校和河滨分校、中国科学院地质与地球物理研究所等多家国内外科研机构，在国际顶尖期刊Nature Communications上发表最新研究论文，揭示了距今5600万年前地球快速升温事件的关键触发机制。我室姜仕军教授为论文第一作者，王亚苏副研究员为论文共同作者，姜仕军教授与Ying Cui副教授为论文共同通讯作者。

研究团队聚焦于古新世–始新世极热事件（PETM）前的短时快速碳排放事件（Pre-Onset Excursion, POE），利用库孜贡苏剖面高分辨率地层记录，结合碳同位素、微量元素、汞含量和生物标志物等多指标，重建了东特提斯洋浅海环境在该时期的详细变化过程。结果显示，该区域在POE–PETM期间经历了急剧增温、海水酸化和生产力变化，伴随陆源输入和生态结构调整，浅海环境出现缺氧趋势，为后续全球变暖埋下伏笔（图1）。

图1. 库孜贡苏剖面POE和PETM记录特征。TEX86和牡蛎团簇同位素温度显示在PETM恢复阶段塔里木海表层温度仍高达30℃。

为进一步确定 POE 期间碳排放速率和来源，研究创新性地采用“pH–δ¹³C 双重反演”方法，将实测pH和碳同位素数据作为约束，基于cGENIE地球系统模型开展了系列敏感性模拟（图2）。结果发现，POE期间碳排放速率可达到每年10亿吨碳（1 PgC/年），虽仅为当前人类排放速率的十分之一，却已在短时间内造成大气CO₂ 浓度急剧升高约45%，并引发全球变暖和海洋酸化。

图2. 不同POE持续时间情景下cGENIE模拟的pH-δ¹³C双重反演结果：(a-d)碳源的δ¹³C值；(e-h)碳释放速率；(i-l)累计碳释放量。灰色阴影表示1500年时间窗口。

研究同时指出，这次速率极高的热成因CO₂排放与北大西洋火成岩省（NAIP）的早期岩浆侵入活动密切相关，岩浆快速加热富有机质沉积物产生 CO₂并迅速排放进入海洋-大气系统，这一过程可能触发了地球系统临界反馈机制，为PETM大规模升温事件提供了重要的启动条件。

本成果不仅深化了对PETM等深时极端气候事件触发机制的理解，更为评估当前人类碳排放可能引发的快速气候响应和临界点风险提供了定量参考。研究提示，当前全球每年超过10 PgC的碳排放量远超POE事件速率，持续的高排放可能使气候系统接近或跨越临界点，带来长达万年至十万年的不可逆影响。

海南大学南海国重长期聚焦“海洋碳氮循环与全球变化”前沿科学问题，未来将继续加强深时气候事件的跨学科研究，为全球气候变化预测和碳中和战略提供科学支撑。

论文已于 2025 年 6 月 30 日在 Nature Communications 正式发表，详情请查阅：

Jiang, S.*, Cui^*, Y., Wang, Y., De Palma, M., Naafs, B.D.A., Jiang, J., Hu, X., Wu, H., Chu, R., Gu, Y., Wang, J., Huang, Y., Ingalls, M., Bralower, T.J., Yang, S., Zachos, J.C., Ridgwell, A., 2025. Millennial-timescale thermogenic CO₂ release preceding the Paleocene-Eocene Thermal Maximum. Nature Communications, 2025, DOI: 10.1038/s41467-025-60939-3

注：本报道基于已发表论文成果，具体数据请参考原文。研究团队特别感谢各参与机构的大力支持。

撰稿：姜仕军

初审：邓群

终审：李丽 高树基