现代气象站观测资料时间跨度较短（大多不到100年），制约了我们对地球气候、天气变率和机制的理解。为了弥补器测资料的短缺，自19世纪中期以来，地质学家们利用地球上的各种地质生物载体，如冰芯、海洋沉积、树轮、珊瑚、湖沼、石笋等，获取了大量地球过去气候变化的资料。
但是，当前古气候研究载体的时间分辨率较低，通常为数十年到月。这样的时间分辨率可以研究地球过去的气候变化，却无法用于研究发生在天-小时甚至更短时间尺度的天气变化。这极大地限制了我们对过去不同气候背景下古天气状态和变率的认识。
中科院地球环境研究所安芷生院士、晏宏研究员及中科院地质与地球物理研究所杨蔚研究员等人表示，多个机构历经五年多协同研究，从南海现代砗磲壳体中获得了多个天-小时分辨率的生物地球化学记录，并证实这些超高分辨率的记录可用于研究过去极端天气变化，相关论文曾刊登于《美国国家科学院院刊》。
砗磲为何有潜力成为古天气研究载体？
研究人员表示，砗磲是全球最大的双壳纲贝类，自距今约5000万年的始新世以来，一直是热带太平洋-印度洋珊瑚礁中的重要组成部分。砗磲寿命能达到甚至超过100年，其碳酸盐壳体生长速度非常快，几十年就能长到1米以上。砗磲壳体通常具有年生长纹层甚至日生长纹层，是一种非常理想的高分辨率全球天气变化历史研究载体。
图源：iNaturalist·natomik
我们知道，砗磲一般都是开口向上固定在珊瑚礁盘上，一辈子都不会移动。这个固定不动的特征对于研究古气候古天气非常重要。若砗磲不停移动，那么所记录的气候环境信息就会随位置的改变而受到干扰。好在砗磲一辈子不移动，仿佛一个海洋气象站一样，在同一个位置不停地记录周边的海洋、天气、气候信息，简直就是天生的“地质气象站”。
图源：iNaturalist·juliakmil
砗磲表面的外套膜上面有很多虫黄藻，虫黄藻光合作用能直接给砗磲提供能量，因此砗磲实际上是靠光合作用生活的，除了幼年期吃几个虫黄藻外，一辈子几乎不吃东西。砗磲这个靠光合作用生活的特性，对于我们用砗磲做古天气重建也非常重要。天气一变化，虫黄藻光合作用效率就会发生变化，砗磲生长速率等生物地球化学特征也会变化。因此通过测试化石砗磲的生长速率变化，就有可能提取出古代气候和天气变化的信息。
图源：iNaturalist·isaac_aguilar
砗磲的年纹层也会因为冬夏的生长速率不同，碳酸盐呈现出不同的光学特征。每个年纹层的宽度不一，大约1-20毫米，幼年期的时候长得快点，老了长得慢点。但是它不会像人一样年纪大了就不长高，它只是长得慢，但仍然会长。
图源：iNaturalist·nyoni-pete
如何利用砗磲进行古气候研究？
科学家通过采集一个化石砗磲后，会用放射性碳测年方法测定它大致生活在什么年代，然后在每个年纹层中取超过12个样品，再测试样品的氧同位素和元素比值，然后利用转换方程，计算当时的温度，并讨论相应的气候系统变化。
这里是利用砗磲研究古气候，分辨率为月，仍然无法深入到日-小时尺度的天气变化。
图源：iNaturalist·huw_penson
随着科技的发展，升级采用了生物学研究上常用的激光共聚焦显微镜，在显微镜下可以清晰看到连续的日生长纹层。这个日纹层很重要，因为它可以用来建立日分辨率的年代学框架，这也是科学家进行日分辨率古天气研究的基础。
如果砗磲有清晰连续的日纹层，那么就可以把砗磲寿命中所经历过的时间一天一天地分开。然后至少可以根据每天的生长宽度建立砗磲日分辨率的生长速率变化。前面提到，砗磲生长靠光合作用，会受到天气变化影响。因此日生长速率的快慢就有可能反映当时的天气变化。
有了准确的日分辨率年代学框架，还可以进一步在每个日纹层中做文章，把分辨率进一步提高，建立小时分辨率的地球化学序列。
拥有日分辨率的生长速率和小时分辨率的地球化学记录，即可开展日-小时分辨率的古天气研究。比如，在台风袭击南海北部的时候，砗磲日生长速率会因为天气状况的变差而降低；同时台风带来的强风搅动可以导致海洋表层Fe、Ba等营养盐的升高和表层生产力的增加。
这些信息表明，砗磲的日生长纹层，有潜力用于研究过去发生的台风、寒潮等极端天气事件。也就是说，每年有多少次台风，多少次暴雨，冬天有多少次寒潮等，这些信息都可以在砗磲化石中读到。
资料来源：北京日报、中科院之声、中国科学院地球环境研究所等，如有不妥，请联系小编删除
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