自20世纪50年代以来,由于人类活动的影响,大气Δ14C发生了剧烈的年际变化;而我国还缺乏相应的观测记录。树轮是记录大气当年Δ14C的良好材料,通过连续树轮样品可以重建大气14C的年际变化趋势,并探究人类活动对其年际变化的影响。
西安加速器质谱中心所牛振川研究员和团队通过树木年轮14C,重建了我国上甸子区域本底点1948-2018年大气Δ14C的年际变化序列,并量化了大气核爆和化石燃料排放对大气Δ14C年际变化的影响。研究表明,上甸子树轮Δ14C与国际上已发表的树轮和大气Δ14C具有相似的年际变化规律。我国的大气核试验使得上甸子大气Δ14C值比北半球1区树轮Δ14C的平均值高26.5±17.4‰,上甸子大气Δ14C值下降的半衰期(即峰值下降到一半时所用的时间)被延长了约2.7年。改革开放、尤其是2000年以来我国大量化石燃料的排放使得上甸子大气Δ14C值的下降速率被加快约1.8‰ yr-1。2000年以后,大气Δ14C值与化石燃料排放量显著负相关(r2>0.95),1‰的Δ14C值下降分别对应着京津冀2.3百万吨和我国23.3百万吨化石碳排放量的增加(图4)
该研究量化了大气核爆和化石燃料排放对我国本底大气Δ14C年际变化的影响,建立了化石燃料排放与大气Δ14C的线性关系,有助于我国当前的“双碳”行动。
研究受到国家自然科学基金(41773141、41573136和41730108)和中科院先导A(XDA23010302)的共同资助,已发表在大气环境领域的知名刊物《Atmospheric Environment》。论文详细信息如下:
Zhenchuan Niu, Xue Feng, Weijian Zhou, Peng Wang, Yu Liu, Xuefeng Lu, Hua Du, Yunchong Fu, Ming Li, Ruochen Mei, Qiang Li, Qiufang Cai. Tree-ring Δ14C time series from 1948 to 2018 at a regional background site, China: Influences of atmospheric nuclear weapons tests and fossil fuel emissions. Atmospheric Environment, 2021, 246, 118156. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.118156