西太平洋边缘海对我国冰期干旱化影响的初步探讨

亚洲东部在冰期最为壮观的地理变化是边缘海大片浅海陆架的出露成陆。仅从我国到澳大利亚以北的三大浅海区，盛冰期成陆的面积便可达３．９×１０６ｋｍ²。边缘海中的半封闭海，在冰期时发生海流改组，可以导致表层水温下降的异常。海区面积的减小和海水温度的下降，均导致蒸发量的降低。仅南海的估计，盛冰期水汽供应量便可减少８００—１４００×１０９ｍ³／ａ，约相当现代我国年降水总量的１／８—１／４，是我国陆地冰期气候干旱化的重大因素。     

南沙海区盛冰期的气候问题

南沙海区属于西太平洋暖池区，其盛冰期的表层水温变化涉及暖池在冰期旋回中的稳定性，因而具有全球性意义、本文根据十几个沉积柱状样的氧同位素与微体古生物分析结果，指出南沙海区盛冰期时夏季温度与全新世差别微小，而冬季水温强烈降低，使季节性温差高达６℃，明显超过同纬度的西太平洋开放水域。推测冰期时的冬季风强化，是造成这些变化的主要原因，同时也为热带海区冰期海面温度高、岛屿山地温度低的矛盾提出了一种新的可能解释。     

末次盛冰期热带降雨对低纬表层海温的敏感性

利用美国国家大气研究中心的CAM 3大气环流模式,研究模拟了末次盛冰期热带辐合带(Intertropical Convergence Zone,简称ITCZ)/夏季风区降雨对热带表层海水温度(Sea Surface temperature,简称SST)变化的敏感性,结果发现:1)在冰期边界条件下热带SST异常很大程度上...     

海南岛洋浦湾沉积作用研究

本文对海南岛洋浦湾海域的洋浦湾、新英湾、洋浦深槽及拦门沙浅滩的沉积环境和沉积特征做了描述、讨论，对河流、海岸侵蚀和珊瑚礁生物的３种沉积物来源及数量做了分析计算，得出其总量为９×１０⁴ｍ^３／ａ。根据钻孔柱状样的¹⁴Ｃ及²¹⁰Ｐｂ分析，得出８０００ａＢ．Ｐ．以来沉积速率为０．１～０．２ｃｍ／ａ，近百年来沉积速率为１～２ｃｍ／ａ。     

南海西部晚更新世以来表层海水剩余氧同位素及盐度变化

根据南海西部越南岸外MD05-2901岩芯成对的有孔虫壳体氧同位素和U3k7′-SST计算出过去450ka以来南海西部表层海水氧同位素～δ¹⁸O_water和盐度S_water变化记录,二者的变化范围在冰期分别为0.2‰～0.6‰和34.2‰～35.1‰,间冰期分别为-0.6‰～0和32.4‰～33.7‰,表现为冰期高、间冰期低的特征。相反扣除冰盖影响后的剩余氧同位素～δ¹⁸O_resid和剩余盐度S_resid,呈现冰期低、间冰期高的特征,在冰期分别平均为-0.5‰和32.7‰,间冰期分别平均为-0.3‰和33.1‰。研究认为该现象主要与赤道太平洋海域冰期纵向的ITCZ平均位置偏南导致的降雨增加有关,同时冰期温度低蒸发弱,间冰期温度高蒸发强以及冰期海平面下降,南海地理格局的改变、河流输入增多等因素也有一定影响。     

250kaB.P.以来西太平洋暖池中心区——Ontong Java海台古生产力演化

多年平均表层水温超过28℃的"西太平洋暖池",是全球海平面高度的加热中心和大气三大环流的辐散中心。为评价西太平洋暖池中心区域海洋生物泵的演化特征、规律与机制,本文以位于热带西太平洋暖池核心区——Ontong Java海台的WP7柱状样为材料,通过提取浮游有孔虫^δ13C组成、底栖有孔虫群落和钙质超微化石下透光带属种Florisphaera profunda相对百分含量变化等指标,反演该区250kaB.P.以来的古生产力的演化历史。研究结果表明,250kaB.P.以来西太平洋暖池中心区的古生产力演化与地球轨道变化控制的冰期-间冰期旋回以及岁差控制的太阳辐照率密切相关。在冰期-间冰期尺度上,西太平洋暖池中心区距今250ka以来的生产力变化间冰期明显低于冰期,而且在间冰期阶段生产力相对稳定,冰期波动幅度较大。在冰期或间冰期背景下显著的岁差周期是该区古生产力演化的又一重要特征。而且在岁差波段生物生产力的变化可能领先极地冰体积变化2～4ka左右。热带东西太平洋的古生产力演化在冰期-间冰期变化和岁差尺度上存在ENSO式的变动机制,而且二者互相调谐,产生了似30ka和19ka周期,并出现了"半30ka周期"和半岁差周期。此外,WP7孔Neogloboqudrina dutertrei的^δ13C显示在MIS 1/2,MIS 3/4和MIS 5e/6的冰期向间冰期的过渡期的冰消期阶段存在变轻事件,可能与数千年尺度的大洋环流演化有关。     

南海晚第四纪表层古生产力与东亚季风变迁

根据南海南北陆坡两个站位的柱状样中底栖有孔虫分布,结合有机碳、稳定同位素分析,获得南海近4万年来高分辨率的表层古生产力记录,进而探讨晚第四纪东亚古季风的变迁。研究表明,由于冬季风在本次冰期、夏季风在全新世早期约10000aB．P．急剧增强,分别在南海南北陆坡产生海岸上升流,加上陆源营养物输入增多,使得表层古生产力明显增高、有机碳通量增大至3．5gC／(m²·10³a)以上,从而底栖有孔虫群中Buliminaaculeata和Uvigerinaperegrina占绝对优势。     

南黄海、东海陆架及冲绳海槽北部 沉积物的10 Be和9 Be记录*

文章讨论了南黄海泥质区、东海陆架及冲绳海槽北部表层沉积物和柱状岩芯中¹⁰ Be及⁹ Be含量的水平和垂直分布,并与重金属Pb的分布进行了比较。表层沉积物中的¹⁰ Be,⁹ Be和Pb三者表现出完全不同的分布特征。¹⁰ Be的分布主要受黑潮及其支流黄海暖流所支配; ⁹ Be的分布受黄河陆源物质输入的影响,主要集中在南黄海泥质区; Pb则主要分布在长江口和琉球群岛附近,反映了人类活动的影响。冲绳海槽北部末次冰期和全新世时¹⁰ Be的沉积通量变化在整体上反映了¹⁰ Be大气生产率的变化,即地球磁场屏蔽效应的影响。03孔全新世时¹⁰ Be的沉积通量 (1.12×10⁹atoms/cm²ka)基本上等于¹⁰ Be的现代大气平均生产率,而在末次冰期时平均为4.06×10⁹atoms/cm²ka, 高于¹⁰ Be 的现代大气平均生产率3倍以上。在冲绳海槽由于黑潮的缘故,¹⁰ Be对气候的变化响应要比极地冰芯的¹⁰ Be变化响应灵敏的多,对气候变化信号起了放大的作用。冰期时冲绳海槽北部¹⁰ Be的沉积通量远远高于太平洋大洋海区,充分反映了黑潮的传送带作用和边缘海的聚焦沉积作用,并表明末次冰期时在千年尺度上黑潮仍流经冲绳海槽,且强度并未减弱。 ¹⁰ Be的通量在新仙女木时降到整个岩芯所跨时期的最低点,甚至低于¹⁰ Be的现代大气平均生产率,因此推测在新仙女木事件时,黑潮的变动特别大,有可能改向或断流。     

南海北部海水氧同位素剩余值在冰期-间冰期气候旋回中的变化及其古气候意义

氧同位素剩余值(Δδ)是指从浮游有孔虫氧同位素中扣除温度和全球冰量效应后得到的剩余值,它一般被用作海水古盐度变化的代用指标。文中给出了南海北部三个柱状样在氧同位素6期至5期(MIS6-5)和MIS2-1期间Δδ的变化曲线。末次冰期与全新世和倒数第二次冰期与末次间冰期的对比表明,Δδ在冰期比随之而来的间冰期低。冰期海平面下降和海岸线前移可能是冰期Δδ及盐度相对降低的原因。但在定量了解海平面下降、珠江口前移及现代盐度的分布情况后,笔者否定了海平面下降对Δδ变化的主要影响。因此,冰期南海地区降水相对增大和气候变湿可能是导致冰期Δδ偏低的主要原因。末次间冰期与全新世相比,Δδ明显增大,表明海水盐度增加。这可能与末次间冰期期间由于表层海水温度较高,厄尔尼诺事件频繁和海水蒸发量较大有关。     

渭南黄土剖面十五万年以来的主要地层界线和气候事件──年代学方面的证据

本文在渭南黄土剖面所测得的年龄结果和时间标尺研究的基础上，结合粒度、磁化率等气候曲线的分析，对该剖面十五万年以来一些主要地层界线和气候事件的年龄进行了初步讨论，结果如下：１)Ｓ１／Ｌ２界线位于剖面１１８０ｃｍ处，从时间标尺上可知其年龄为１２８８００ａＢ．ｐ．，同末次间冰期起始的年龄相一致；２)Ｌ１／Ｓ１的地层界线年龄为７４２２０ａＢ．Ｐ．，同ＳＰＥＣＭＡＰ曲线中末次间冰期的结束年龄相吻合；３)渭南剖面所指示的末次盛冰期约在２００００～１８０００ａＢ．Ｐ．之间；４)在２００００～１８０００ａＢ．Ｐ．之间的末次盛冰期，有一段不足１０００ａ的快速堆积期，其堆积速率是中国黄土平均堆积速率的１０倍以上。     

关于东亚早期人类生态环境的重建

在东亚早期人类生态环境重建中流行的“莫氏线”理论将东亚(包括东南亚)视为第四纪全球环境频繁、激烈和迅速变化的例外。这个主要建立在化石哺乳动物群基础上的假说存在明显的局限性,不符合近二三十年来中国黄土、西太平洋边缘海等领域研究所揭示的东亚第四纪环境变化的性质和特点。东亚早期人类生态环境重建工作的滞后不仅妨碍了考古学家对旧大陆早期人类和文化发展格局的研究,也不利于整个第四纪研究的发展。加强考古学与第四纪研究其它领域的沟通、配合和合作,是整个第四纪研究的共同任务。     

末次盛冰期东亚气候的成因检测

在国际古气候模拟比较计划设置的标准试验方案下,首先利用中国科学院大气物理研究所的全球大气环流模式（IAP-AGCM）模拟了末次盛冰期东亚气候状况,然后通过4组数值敏感性试验逐一模拟了大气CO₂浓度、海洋表面温度（SST）和海冰、陆地冰盖和地形、东亚植被变化4项强迫因子的单独气候效应,进而对末次盛冰期东亚气候的成因进行了检测。结果表明,末次盛冰期除华南局部略有升温外,中国年均地表气温显著降低,降温幅度总体上向北增大,青藏高原处存在一个降温中心。其中,SST和海冰变化是华南局部略偏暖的主因,它同时导致了东亚其他区域地表气温的显著降低,特别是在东北亚地区;陆地冰盖和地形变化对于东亚地表气温的显著冷却作用主要体现在东亚的西北部;大气CO₂浓度降低会引起东亚地区0.2～0.9℃的普遍降温;相对而言,东亚植被的降温作用（0.5～1.0℃）主要显现在中国40°N以南的区域。与此同时,SST和海冰变化能引起中国东部年均降水一定程度的减少,而大气CO₂浓度、陆地冰盖和地形、东亚植被单独变化均不会显著影响东亚年均降水的分布状况,然而,上述四项因子的共同变化会通过协同作用引起中国东部年均降水的显著减少,西部地区降水则与现在差别不大。此外,末次盛冰期东亚夏季风的显著减弱源于SST和海冰变化,冬季风变化则可归因于SST和海冰、陆地冰盖和地形的变化。     

晚更新世末期黄、渤海陆架沙漠化环境的形成

未次盛冰期气候寒冷，温度降低，冰川发育，海面下降，黄、渤海陆架全部出露，东海陆架的大部分也裸露成陆，并成为亚洲大陆的一部分。降低了的气温使蒙古高压得到进一步增强，经常给亚洲大陆带来冷而干的气流，吹蚀亚洲内陆，也吹蚀出露了的陆架。根据多年来在陆架地区获得的浅地层剖面仪测量记录，陆架发生沙漠化的证据有：统一海相地层的解体、大面积的混杂堆积、漫长的风蚀基面、休止角型沉积结构以及埋藏沙丘群的发现等。     

Sea‐surface temperature and salinity changes in the northwest Pacific since the Last Glacial Maximum

The oxygen isotope records of both benthic and planktonic Foraminifera in five piston cores, collected from the region between the Oyashio and Kuroshio Currents near Japan, clearly show the marked latitudinal shifts of these two currents during the past 25 kyr. Under the present hydrographic condition, a clear relationship between the sea‐surface temperature (SST) and oxygen isotope differences from benthic to planktonic Foraminifera is observed in this region. Using this relationship, we find decreased SSTs of 12–13°C (maximum 15°C) in the southernmost core site at the Last Glacial Maximum (LGM), indicating the Oyashio Current shifted southward. The SSTs at the southern two core sites abruptly increased more than 10°C at 10–11 ka, suggesting the Kuroshio Current shifted northward over these sites at 10–11 ka. In contrast, the northern two core sites have remained under the influence of the cold Oyashio Current for the past 25 kyr. With the reasonable estimate of bottom‐water temperature decrease of 2.5°C at the LGM, the SSTs estimated by this new method give exactly the same SST values calculated from Mg/Ca ratio of planktonic Foraminifera, allowing palaeosea‐surface salinities to be reconstructed. The result suggests that the ice volume effect was 1.0 ± 0.1‰ at the LGM. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

南海西南部晚更新世500 ka以来的古海洋学特征

对湄公河口外MD01—2392孔浮游有孔虫的定量分析，并采用FP-12E转换函数、MAT现代类比法及温跃层转换函数的计算，结合氧同位素分析结果，揭示了南海南部晚更新世近500ka以来的古海洋学演化特征．发现冰期MIS12、MISS、MIS2-4冬季表层水温明显高出相邻的间冰期，特别是间冰期M189、MIS5、MIS1表层水温都较低．温跃层在MIS5与MIS1最浅，MIS9其次．主要表现在浮游有孔虫深层高营养种的含量增高，表明上升流增强．间冰期的低水温很可能主要是由于上升流影响所致，当然表层盐度由于多雨而降低也可能影响到间冰期的水温估算．冰期时较高的表层水温，喜暖高盐型次表层种Pulleniatina obliquiloculata的大量繁殖，说明冰期时南部海区受来自北部强冬季风的制约使上升流活动减弱，海平面降低后与邻区通道的关闭也造成水体置换明显减弱，可能有淡水盖层发育，最终导致上层海水分层增强和冬季表层水温保持相对较高．晚更新世时期的南海南部由于冰期低海平面造成半封闭的海盆环境和季风变化，是影响其浮游有孔虫对冰期旋回响应与北部和开放大洋不同的根本原因．     

Paired Measurements of Foraminiferal d18O and Mg/Ca Ratios of Indian Monsoons Reconstructed from Holocene to Last Glacial Record

The effect of seasonally reversing monsoons in the northern Indian Ocean is to impart significant changes in surface salinity (SS). Here, we report SS changes during the last 32 kyr in the Lakshadweep Sea (southeastern Arabian Sea) estimated from paired measurements of d18O and sea surface temperature (SST) using Globigerinoides sacculifer, an upper mixed layer dwelling foraminifera. The heaviest d18OG.sacculifer (–0.07±0.08‰) is recorded between 23 and 15 ka, which could be defined as the last glacial maximum (LGM). The d18OG.sacculifer shift between the LGM and Holocene is 2.07‰. The SST shows an overall warming of 2°C from the LGM to Holocene (28°C to 30°C). However, coldest SSTs are observed prior to LGM, i.e., ~27 ka. The SS was higher (~38 psu) throughout most of the recorded last glacial period (32.5–15 ka). This high salinity together with generally lower SSTs suggests a period of sustained weaker summer or stronger winter monsoons. The deglacial warming is associated with rapid reorganization of monsoons and is reflected in decreased salinity to a modern level of ~ 36.5 psu, within a period of ~5 kyr. This indicates intensification of summer monsoons during cold to warm climate transition.     

近3000cal.aB.P.以来东海东北部环境异常及其与全新世ElNiño活动的可能联系

利用取自东海东北部、冲绳海槽西侧陆坡的重力柱状岩芯DOC082（29°13.93′N,128°08.53′E;水深1128m）,通过对碳酸钙、有机碳和蛋白石等生源组分含量的分析,结合浮游有孔虫、底栖有孔虫、放射虫和硅鞭藻等微体古生物化石丰度的变化以及底栖有孔虫属种组成特征,揭示了全新世东海东北部生物生产力的演变。研究结果显示,近10500cal.aB.P.以来生源组分含量和微体古生物化石丰度的演变趋势十分相似,明显分为3个阶段:约4000cal.aB.P.之前的早、中全新世明显偏低,大约在4000cal.aB.P.左右开始突然大幅度上升,而约3000cal.aB.P.以来的晚全新世以持续的高值为显著特征。生源组分含量、微体古生物化石丰度以及底栖有孔虫内生属种Uvigerina和Bulimina百分含量等指标的变化一致指示,东海东北部近10500cal.aB.P.以来古生产力演变的显著特征是早、中全新世明显偏低,约4000cal.aB.P.左右突然且大幅度上升,大约3000cal.aB.P.之后的晚全新世为生物生产力异常的高值期;同时有研究表明该区域的表层海水年平均温度（SST）也呈现了明显的三段式演变:早全新世10500～8400cal.aB.P.期间为持续的高值期、中全新世SST相对稳定、3100～500cal.aB.P.期间的晚全新世为显著的低SST时期[1]。近3000cal.aB.P.以来古生产力的异常高值和表层海水古温度的大幅度下降说明晚全新世区域海洋环境发生了明显的改变。据东海东北部现代生物生产力和表层海水温度的分布特征和控制机制、结合现代ElNio发生期间中国大陆气候和降水异常以及黑潮暖流变异的分析表明,近3000cal.aB.P.来东海东北部的环境异常可能是对晚全新世ElNio活动显著增强的反应。     

Seasonally ice free glacial nordic seas without deep water ventilation

At present the Nordic Seas are a key region of North Atlantic Deep Water (NADW) formation. Two alternative scenarios have been suggested by some authors for the Last Glacial Maximum: (i) the Nordic Seas were permanently covered by sea ice, preventing the formation of NADW, or (ii) that they were seasonally free of ice and that deep water formation did occur. A modified scenario is presented here based on parallel ocean circulation modelling results from the GFDL primitive equation model and a planetary geostrophic model. It is suggested that the glacial Nordic Seas were at least seasonally ice free, but it is observed that there was never deep water formation from the surface; rather it occurred only in the North Atlantic south of 40°–50°N. North of 40°N, the weaker LGM northward flowing thermohaline conveyor is subducted below a reverse conveyor which occurred to a depth of over 1000 m. Various modelling experiments presented here indicate that the reversed conveyor was primarily caused by the colder conditions of the glacial North Atlantic that led to far stronger zonality of glacial analogue of the North Atlantic Current.