赤道西太平洋暖池中更新世过渡期的古海洋变化

通过对大洋钻探(ODP)第130航次807站A孔上部约25 m样品中所含浮游有孔虫的定量统计和鉴定,结合转换函数及稳定同位素分析,揭示了第四纪近1.6 Ma以来冰期旋回中赤道西太平洋的表层海水温度和温跃层深度的变化,为研究西太平洋暖池的变动提供了重要依据。研究表明,西太平洋暖池冬季表层海水温度在第四纪的冰期旋回中变化幅度超过了5℃,而温跃层深度自1.6 Ma以来有所变浅,进一步论证了西太平洋暖池的不稳定性。通过对暖池区和南海及赤道东太平洋的比较,发现南海南部和暖池的海水在第四纪具有较好的连通性,而南海北部则受季风控制影响较大;同时,赤道东、西太平洋及南海,自1.6 Ma以来温跃层深度都有不同程度的变浅。研究中发现中更新世过渡期(MPT)在许多古海洋学指标中都是一条重要的分界线,以此为界,对0~0.9和0.9~1.6 Ma两个时间段的暖池冬季表层海水温度、表层与次表层种浮游有孔虫氧同位素差值与地球轨道参数ETP分别作交叉频谱分析,结果显示暖池在响应全球气候转型的同时也表现出了低纬特有的热带气候变化的特征。     

中更新世气候转型期西太平洋暖池的表层海水温度和氧同位素变化

通过对大洋钻探(ODP)第130航次807站A孔井深12.54～16.38m沉积物中浮游和底栖有孔虫的稳定同位素δ18 O以及浮游有孔虫壳体的Mg/Ca测试,揭示了中更新世气候转型期(800～1 000kaBP)西太平洋暖池表层海水温度和氧同位素的变化。研究发现,中更新世时期ODP 807站的表层海水温度在25.1～30.9℃之间浮动,平均为28.4℃,接近现代暖池区实测温度值,冰期/间冰期之间的温度差值在1.5～5℃左右,与晚第四纪时的温差相近;同时,表层海水温度和底栖有孔虫氧同位素呈现同步变化的趋势,没有明显的超前或滞后的相位关系,区别于前人在暖池区的研究结果。间冰期时,表层海水温度上升伴随着温跃层变深、盐度降低,与现代西太平洋暖池La Ni珘na状态类似;冰期时则类似于El Ni珘no状态。中更新世气候转型期,西太平洋暖池的表层海水温度、温跃层深度变化受低纬热带驱动影响,都显示出强烈的岁差周期(16.8ka),而底层水氧同位素更多受到高纬的影响。     

赤道西太平洋末次盛冰期以来的浮游有孔虫氧碳稳定同位素记录

对西太平洋暖池核心区MD01—2386柱状样最上部5m进行了高分辨率的浮游有孔虫Globigerinoides ruber和Pulleniatina obliquiloculata的氧、碳稳定同位素分析,结合AMS^14C测年,研究表明其属于末次盛冰期-全新世的沉积。赤道西太平洋海区末次盛冰期以来δ^18O值显著降低,但有几次回返事件。表层浮游有孔虫G．ruber比次表层温跃层属种P．obliquiloculata对于环境变化的响应要快,但后者变化的幅度较大。这两个种的氧、碳同位素差值反映出温跃层深度自末次盛冰期以来逐渐加深,并存在周期性的回返事件,说明西太平洋暖池晚第四纪冰期旋回存在气候不稳定性。     

西太平洋翁通-爪哇海台晚第四纪浮游有孔虫群与古温度变化

通过对翁通-爪哇海台ODP807站的浮游有孔虫进行定量分析,结合已有的氧、碳稳定同位素数据,揭示了晚第四纪赤道西太平洋表层海水温度及上部海水垂向结构的冰期／间冰期变化特征。研究表明,自530kaBP以来,西太平洋暖池区的表层海水温度(SST)和温跃层深度(DOT)都经历过显著的变化,其中年平均SST的冰期／间冰期变化幅度达4．2℃,DOT的波动范围更是超过100m,这进一步论证了西太平洋暖池的不稳定性。频谱分析还揭示出SST和DOT变化不仅具有典型的100ka冰期／间冰期旋回,还有热带地区特有的半岁差周期,说明研究区的古海洋学变化既有高纬驱动的作用,也有热带驱动的影响。     

1.5 Ma以来南海南北上部水体温度变化对比

浮游有孔虫表层海水古温度转换函数、表层暖水种属种含量比值,以及次表层暖水种含量的变化,表明南海北部1．5Ma以来表层、次表层海水温度逐渐降低,其主要变化阶段为0．86～0．94Ma和0．64～0．68Ma。与南海南部西太平洋暖池区的17957站研究结果对比．发现南海南部1．5Ma以来表层、次表层海水温度逐渐增加．发生的主要时间为1．23～1．3Ma和0．64～0．68Ma。南海北部的上部海水结构变化主要受东亚冬季风影响,而南海南部则主要受西太平洋暖池影响,因此,南海南、北上部海水温度的变化说明0．9Ma后尤其是0．68Ma以来东亚冬季风强化,西太平洋暖池加强。     

末次冰期最盛期热带西太平洋的海洋表层温度

热带西太平洋是全球海-气相互作用最强烈的区域,在地球气候系统中极为重要。为获得该海区末次冰盛期(LGM)海洋表层温度(SST)变化,以Ontong-Java海台WP7浮游有孔虫G.ruber为材料,结合其他站位,通过求解由G.ruber壳体镁钙元素比值(Mg/Ca)、壳体氧同位素(δ18Oc)和SST相互关系组成的方程组,排除了海水盐度对G.ruber壳体Mg/Ca的影响,对SST降幅进行了估算。结果表明,热带西太平洋LGM时期SST较晚全新世(LH)降幅达到了4.5℃,其中西太平洋暖池核心区(29℃等温线以内)约3.9℃,远大于以前的估算结果,但小于热带印度洋约5.8℃的结果,接近热带东太平洋约3.6℃的SST降幅,这可能是LGM时期西太暖池规模向东缩小的结果。     

末次冰期以来西太平洋暖池变化的浮游有孔虫记录

探讨了末次冰期以来西太平洋暖池区浮游有孔虫动物群变化对环境和全球气候变化的响应。对取自西太平洋暖池核心区WP92-5柱样中的浮游有孔虫及其壳体δ^18O的分析结果表明,西太平洋暖池末次冰期的冬季表层水温比全新世低2℃以上;浮游有孔虫Neogloboquadrina pachyderma的含量变化与Globigerinoides sacculifer的δ^18O值呈明显相关,各时段的峰值可能与YD事件和Heinrich事件H1、H2和H3大致对应,分别出现在21—29、38—46、64—72和106—117cm,^14C年龄约为9．7—11．1、12．8—14．7、19—20．9和26．2—27．4ka B．P．;浮游有孔虫N．pachyderma的含量与G．sacculifer的δ^18O在各峰值之间含有数个频次不等的亚级变化,反映了末次冰期以来西太平洋暖池区气候的短尺度快速变化特征。     

南海南部NS93—5柱样揭示的晚第四纪以来的古海洋学特征

由南海南部海区ＮＳ９３－５柱样的浮游有孔虫氧同位素地层学和浮游有孔虫分析结果获得古环境参数,揭示了距今１９０ｋａ以来南部海区受西太平洋热带水的影响,以及南沙海区表层水和苏禄海变性水的变化历史;在末次盛冰期碳酸盐含量较低,但是碳酸盐含量的最低值出现在氧同位素４期;表层水体的含量呈现为间冰期大于冰期,而古生产力的变化则为冰期大于间冰期;依据氧同位素和浮游有孔虫特征分析结果,建立了南部海匹距今１９０ｋａ     

南海南部NS93-5柱样揭示的晚第四纪以来的古海洋学特征

由南海南部海区NS93 - 5柱样的浮游有孔虫氧同位素地层学和浮游有孔虫分析结果获得的古环境参数 ,揭示了距今 1 90ka以来南部海区受西太平洋热带水的影响 ,以及南沙海区表层水和苏禄海变性水的变化历史 ;在末次盛冰期碳酸盐含量较低 ,但是碳酸盐含量的最低值出现在氧同位素 4期 ;表层水体的含氧量呈现为间冰期大于冰期 ,而古生产力的变化则为冰期大于间冰期 ;依据氧同位素和浮游有孔虫特征分析结果 ,建立了南部海区距今 1 90ka以来的古气候演变序列。     

16Ma以来南海北部海域古水温变化规律与机制

长期以来古海洋表层古水温研究的热点主要集中在第四纪,很少涉及到2.5Ma之前。利用ODP 184航次1147和1148站位的获得的相关资料,并主要采用长链烯酮U3k7)和底栖有孔虫氧同位素(δ18 O)两种方法,计算海水氧同位素组成,然后,利用浮游有孔虫氧同位素法计算16Ma以来的海水温度变化,探讨南海北部16Ma以来的古海水温度变化机制。结果表明,南海北部水温总体趋势与全球气候发展相对应,在北半球冰盖形成时期,海水表层温度与代表高纬冰盖体积大小的底栖有孔虫δ18 O几乎同步变化,反映出南海热带海区古气候变化的特殊性,为进一步研究低纬热带海区在全球古气候变化中的作用提供了新证据。     

西太平洋暖池北部15万年以来的碳同位素低值事件

对取自西太平洋暖池北部的MD06-3052孔的浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber进行了稳定氧碳同位素测试与分析,在所建立的年龄模式基础上,揭示了该孔150 ka以来氧碳同位素的变化特征及其碳同位素低值事件的时间。结果表明,150 ka以来碳同位素总体上显示出逐渐变重的趋势,其变化不同于氧同位素,并未表现出冰期-间冰期尺度的变化特征,且全新世和末次间冰期碳同位素差异较大。在所识别出的6次碳同位素的低值事件中,除倒数第二次冰消期与岁差低值有相位差以外,其余均与岁差低值都有很好的对应。幅度较大的3次发生于冷期/暖期的过渡期,其中末次冰消期的碳同位素记录受到浊流的侵蚀作用,有部分缺失;该孔与其他海区记录的相似性进一步证实了3次冰消期的δ13C低值事件的普遍性。     

西菲律宾海2万年以来浮游有孔虫壳体重量变化

为探讨2万年以来浮游有孔虫的壳体重量变化及其影响因素,对取自西菲律宾海MD06-3052岩芯的浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber进行壳体重量分析,基于氧同位素年龄模式,获得了2万年以来有孔虫传统壳体重量(WMS)和标准化壳体重量(WSN)变化特征。对比两种壳体重量指标,发现在本海区标准化壳体重量指标更为准确。结果表明,2万年以来,浮游有孔虫WSN具有不断变轻的趋势,整体表现为冰期时壳体重量较重,而全新世时壳体重量相对较轻的特征。末次冰盛期(Last Glacial Maximum,LGM)以来浮游有孔虫WSN变化曲线同大气CO2浓度变化曲线具有较好的相似性,推测在该海区控制壳体重量的主要因素为与全球大气CO2相关的表层海水的CO32–浓度。     

西太平洋边缘MIS6期以来钙质超微化石的氧同位素记录及其古海洋学意义

对西太平洋边缘不同纬度带的WP7、Ph05-5和Z14-63个柱状岩心进行了超微化石氧同位素分析。结果表明,MIS6期以来这3个岩心中超微化石δ18O值都呈现明显的冰期-间冰期旋回变化特征,冰期δ18O平均值重于间冰期(Z14-6岩心倒数第二次冰期旋回除外),这与冰期时表层海水温度低于间冰期相对应。MIS6—1期超微化石δ18O平均值从WP7岩心到Ph05-5岩心再到Z14-6岩心依次变重,对应于3个岩心所在海区位置年平均SST依次降低。同一岩心样品中浮游有孔虫温跃层种Neogloboquadrina dutertrei δ18O平均值重于超微化石δ18O平均值,这与超微化石和浮游有孔虫N.dutertrei δ18O值各自所代表的不同水层温度特征相吻合。MIS6期以来从WP7岩心到Ph05-5岩心再到Z14-6岩心,超微化石与浮游有孔虫N.dutertrei δ18O平均值之间的差值越来越小,这与3个岩心所在位置上部水体扰动越来越强对应。WP7和Ph05-5两个岩心中超微化石和浮游有孔虫N.du-tertrei氧同位素差值与超微化石下透光带属种Florisphaera profunda百分含量变化特征共同表明MIS6期以来西太平洋暖池核心区和西菲律宾海黑潮源区的温跃层间冰期比冰期深。     

南海南部陆坡区的浮游有孔虫及其所表征的表层古水湿

根据南沙群岛海区NS93－5柱样浮游有孔虫分布和高分辨率氧同位素地层学,揭示了氧同位素1－6期,其中氧同位素2期的值最重,5期的值最轻,运用浮游有孔虫古生态转换函数求得冬季表层海水温度为22－28℃,夏季变动在28－30℃之间,季节温差为1－6℃,冬季海水表层温度则是以上次冰期是以上次冰期最低,末次间冰期最高,末次盛冰期的冬季表层水温下降幅度最大,很好地反映了200ka以来表层水温的变化特征。     

南沙海区晚上新世海水上层结构变化

对南沙海区水深2772m的ODP1143站100～150m井段共101块沉积样品进行了浮游有孔虫分析,结果表明,从3．27Ma到2．55Ma该区表层海水温度逐步降低,温跃层逐步加深,推测是晚上新世北半球冰盖形成过程中,东亚季风相应加强的结果。与此同时,南沙与南海北部的温跃层深度差值不断加大,可能是西太平洋暖池最终形成或加强的表现。3．2Ma前后,表层海水温度和海水温跃层深度都发生了急剧变化,反映出北半球冰盖和西太平洋暖池的发育可能存在一定的相关性。     

南海南部陆坡区的浮游有孔虫及其所表征的表层古水温

根据南沙群岛海区NS93- 5柱样浮游有孔虫分布和高分辨率氧同位素地层学 ,揭示了氧同位素 1— 6期 ,其中氧同位素 2期的值最重 ,5期的值最轻。运用浮游有孔虫古生态转换函数求得冬季表层海水温度为 2 2— 2 8 C ,夏季变动在 2 8— 30 C之间 ,季节温差为 1—6 C ,冬季海水表层温度则是以上次冰期最低 ,末次间冰期最高 ,末次盛冰期的冬季表层水温下降幅度最大 ,很好地反映了距今 2 0 0ka以来表层水温的变化特征     

西太平洋暖池变异及其对西太平洋次表层海温场的影响

应用热带太平洋上层XBT温度资料,分析研究了西太平洋暖池区(0°～16°N,125°～145°E)上层海洋的变化特征以及与西太平洋次表层海温场之间的关系.研究表明,西太平洋暖池区的垂向温度存在显著的年际变化,尤其在次表层(120～200m)的变化最为明显.西太平洋暖池区的次表层冷暖信号明显早于西太平洋次表层的海温异常.分析发现,西太平洋暖池区的海温异常是导致整个西太平洋次表层海温场变异的关键区,当西太平洋暖池区的次表层冷暖信号加强时,3～4个月后西太平洋海温场出现大范围的冷暖异常.     

南海表层沉积钙质超微化石氧碳同位素研究

对南海34个站位表层沉积中的钙质超微化石进行了氧碳稳定同位素分析.结果表明,钙质超微化石δ^18O化范围为-2.656‰～0.006‰,平均为-1.517‰;δ13C值变化范围为-1.510‰～0.778‰,平均为0.140‰.通过与有孔虫同位素分析结果相比较,发现钙质超微化石δ^18O高于浮游有孔虫而低于底栖有孔虫,δ13C值低于浮游有孔虫而高于底栖有孔虫.从平面分布来看,南海表层沉积钙质超微化石氧同位素在东北和西南各存在一个小于-1.5‰的低值区,碳同位素在东北存在一个小于0的低值区.钙质超微化石与有孔虫同位素值的差异性可能与其生命效应及生活环境有关.而钙质超微化石与有孔虫同位素平面分布规律上的不同也揭示了海水温度、盐度、营养水平等海洋参数可能对超微化石和有孔虫同位素的分馏起不同控制作用.     

热带西太平洋暖池域次表层水热含量变化及其与我国东部汛期降水和副高的相关关系

热带西太平洋暖池是太平洋中海气相互作用最活跃的海区之一,它在全球气侯变化中起着极为重要的作用。 热带西太平洋暖池幅员广阔,占全球热带海洋面积的35%-45%。它是全球大洋表面水温(SST)最高的海域,其SST终年都高于28℃。Andow(1987)的研究表明,暖池域次表层(50-300m)海水温度的变化较表层明显,其年际变化的标准偏差可达3-4℃。邹娥梅等(1991)指出,热带西太平洋海域次表层海水的热状况具有较好的指标性。因此研究热带西太平洋暖池域次表层水热状况的变化,对于阐明热带西太平洋暖池与东亚气候异常,特别是对我国旱涝的影响具有重要意义。     

2009—2010年南海北部浮游有孔虫通量和稳定同位素季节变化及其对东亚季风的响应

通过对南海北部2009—2010年获得的浅层、中层和深层时间系列沉积物捕获器的样品分析,发现浮游有孔虫总通量和主要属种Globigerinoidesruber,Globigerinoidessacculifer,Pulleniatinaobliquiloculata和Neogloboquadrinadutertrei的通量和百分含量存在明显的季节性变化,在东北季风和西南季风盛行期出现高值,特别在冬季风期间高值明显,在季风间歇期出现低值,展示出"双峰型"通量模式。浮游有孔虫通量与颗粒总通量、有机碳通量、总碳通量、总氮通量、碳酸钙通量和蛋白石通量变化一致,随叶绿素a浓度和风速大小变化而改变,表明南海北部生源颗粒通量主要受季风影响的表层生产力所控制。浮游有孔虫壳体氧同位素与表层海水温度的季节变化相吻合。壳体δ18 O主要受海水温度变化的影响,不同深度属种的δ18 O变化反映了上层海水温度梯度。此外,壳体碳同位素值总体上在东亚季风强盛期低、季风间期高,与表层海水中叶绿素a浓度和海表风速的变化趋势相反,说明浮游有孔虫δ13 C值反映了水体营养和表层生产力的变化。