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。     

南极布兰斯菲尔德海峡晚第四纪沉积物磁组构特征及其古环境学意义

通过南极布兰斯菲尔德海峡沉积物岩心ＰＣ１０的磁化率各向异性测量及统计分析,揭示了磁组构参数随深度的变化特征。结合沉积物粒度、物质成份、碎屑矿物百分含量及同位素测年等资料进行综合分析,探讨布兰斯菲尔德海峡晚更新世以来的古水流方向及古气候变化史。结果表明：（１）１１２．５ｋａ以来海峡古水流主要有两组,一组为源自环南极流、流速相对较大的ＮＥ向水流,另一组为由于气温升高而产生的南极半岛、南设得兰群岛冰盖消融水流,ＮＮＷ—ＮＳ向;（２）１１２．５ｋａ以来海峡的古气候大致可分为六期,相当于岩性段７５３．５～６２０ｃｍ（Ⅰ,早凉期）、６２０～４８８．５ｃｍ（Ⅱ,早暖期）、４８８．５～３９１ｃｍ（Ⅲ,早冷期）、３９１～１４０ｃｍ（Ⅳ,晚冷期）、１４０～２５ｃｍ（Ⅴ,晚暖期）和２５～０ｃｍ（Ⅵ,晚凉期）,基本上反映了末次间冰期—末次冰期—冰后期的古气候变化史,与全球晚更新世以来的气候变化情况基本一致,其中Ⅰ、Ⅱ期相当于末次间冰期的早、晚期,Ⅲ、Ⅳ期分别对应于玉木冰期Ⅰ和Ⅱ期,而Ⅴ期为冰后期,Ⅵ期相当于２３２０年的寒冷气候事件。由此可见,磁组构方法不失为一种经济且便利地研究海洋沉积物古环境的工具。     

南海北部ZHS-176孔古海洋学记录:氧同位素和有机碳

对南海北部陆坡ZHS-176孔进行浮游有孔虫氧同位素和有机碳的研究,重建了末次冰期以来的古气候演化历史。ZHS-176孔浮游有孔虫氧同位素分析揭示了末次冰期期间的气候波动,如末次盛冰期、Heinrich事件1、Blling-Allerd暖期与新仙女木事件在南海北部陆坡均有响应。同时,在全新世阶段存在3个强降水期和3个弱降水期。ZHS-176孔有机碳以生物成因为主,随着夏季风的增强,陆源物质含量增加,但在3kaBP以后由于华南地区夏季风减弱而导致陆源输入减少。     

东海陆架HY126EA1孔有孔虫壳体的氧、碳同位素记录

东海陆架HY126EA1孔有孔虫壳体氧同位素组成具有明显的阶段性变化.通过与深海氧同位素组成曲线对比,可将氧同位素组成变化分为5期,分别对应着冰消期、末次冰期极盛期、末次冰期间冰段、末次冰期初期和末次间冰期.碳同位素组成的变化与氧同位素组成的变化基本一致.δ18O和δ13C的相关性在不同气候期存在明显差异,主要受陆源水和海水交换复杂程度的控制.     

藏南沉错沉积物有机质δ13C对湖区环境冷暖变化的响应

湖泊沉积物有机质碳同位素δ13C是一种重要的环境代用指标,其对环境变化的响应较为复杂。通过研究藏南沉错CC1孔216cm柱状沉积物中有机质δ13C的变化,认为其波动是对湖区环境冷暖变化的良好响应,且在暖期偏低,而在冷期偏高。以δ13C的变化为基础并结合其他地球化学指标包括总有机碳(TOC)、氢指数(HI)、碳氮比(C/N)等,讨论了研究区近1400a来的冷暖变化,进一步划分出了4个暖期和4个冷期以及若干冷暖过渡期。其中4个暖期依次和“隋唐温暖期”、中世纪温暖期(包含中间2个暖期)和20世纪变暖相对应;而4个冷期中的后3个分别对应于小冰期的3个冷期,其时间范围分别约为1460—1510AD、1660—1770AD、1850—1900AD。CC1孔δ13C值波动所指示的冷暖时期与青藏高原其他地区和我国东部地区利用冰心、树轮、物候资料、史料及观测等资料的研究结果较为相似,反映了湖泊沉积物有机质δ13C作为环境代用指标的有效性以及藏南沉错地区气候变化与其他地区的相似性。     

南大洋普里兹湾沉积物中生物硅含量与分布

利用中国第18,21次南极考察获得的沉积物样品,对南大洋普里兹湾沉积物中生物硅(BSiO₂)的含量以及分布特征进行了初步研究.结果表明:普里兹湾表层沉积物中生物硅含量丰富,生物硅含量在4.89%~85.41%之间变化,平均为30.90%.最高值出现在湾内的IV-10站.生物硅的垂向分布与间隙水中硅酸盐呈现相反的变化趋势.表层沉积物中生物硅和有机碳分布趋势与表层海水中叶绿素a、初级生产力的分布趋势密切相关,最大值均出现在普里兹湾环流中心区域,较好地反映了上层水体中初级生产力的变化状况.     

东海嵊山岛末次冰期黄土有机碳同位素特征及其古环境意义

黄土沉积中有机碳同位素组成与古气候关系密切,对研究区域环境演变具有重要意义。本文聚焦我国东海嵊山岛末次冰期黄土地层,在磁化率和元素地球化学指标特征分析基础上,开展有机碳同位素组成特征研究。研究结果表明：嵊山岛黄土沉积剖面有机碳同位素组成波动范围-21.63‰～-27.56‰,平均值为-24.88‰,剖面有机碳同位素组成波动偏正;利用端元法对嵊山岛黄土沉积环境中C₃/C₄植被相对丰度进行估算,揭示沉积地层记录的植被类型是以C₃型植被为主导,C₄型植被对沉积地层中有机碳同位素的贡献有限;与南京洞穴石笋、苏禄海海洋沉积以及南极Vostok冰芯氧同位素记录对比,显示末次冰期间冰阶时期嵊山岛黄土沉积中有机碳同位素波动是以C₃型植被为主导的植被碳同位素对降水条件改变的响应,降水可能是这一时期黄土沉积中有机碳同位素变化的主要影响因素;在末次冰消期阶段,温度有利于C₄植被的发育,导致区域C₄型植被丰度有所上升,并对沉积地层中有机碳同位素变动的贡献增加...     

南极普里兹湾外海沉降颗粒物通量、组成变化及其与罗斯海对比研究

在南极普里兹湾外开阔海域布放时间系列沉积物捕获器,研究沉降颗粒物中生源组分(生物硅、有机质、碳酸钙)通量、组成、来源及元素的摩尔比值的生物地球化学意义,结果表明Ⅲ-1+站在1000m处颗粒物总通量的变化为13.00~334.59mg/(d·m2),颗粒物中以生物硅为主,占总通量的80%以上;各组分通量呈现明显的季节性变化.结合罗斯海沉降颗粒物通量和元素的摩尔比值的对比研究表明,研究海域1000m深的沉降颗粒物中生物硅与有机碳元素摩尔比值、无机碳与有机碳的元素摩尔比值较高,表明研究海域生物硅与有机碳生物地球化学循环过程是非耦合的,生物活动有效地将CO₂由表层水中移出.     

渤海Bc-1孔第四纪孢粉组合及其古气候

根据孢粉分析结果划分的十三个孢粉组合带,反映了渤海及其周围区域20万年来的古植被演替和古地理环境变化。古气候变化是明显的,分为五个冷、暖期:20—10万年间有两个冷期和一个暖期;10—1.2万年间有三个冷期和三个暖期;1.2万年以来为一个暖期。晚更新世冷期有愈来愈冷的趋势,晚期则处于冰缘带外围环境,年均温比目前低约10℃。晚期的冷期气候有较明显的波动。晚更新世中期的暖期年均温比目前高约3—4℃。 据气候地层学原则划分的地层界线:中更新统与晚更新统为178—181m,全新统下限以12.80m为宜。气候地层学与磁性地层学的研究一致。     

渤海沉积记录的末次冰期千年尺度古环境与古气候变化

末次冰期千年尺度古气候变化事件在全球大部分载体中均有不同程度的记录,但在海岸带-陆架区的沉积记录中该事件还未见有报道。对取自渤海的BH08孔上部26m的岩芯进行了高分辨率粒度测试与分析,结合AMS 14C测年结果和微体古生物特征,探讨了研究区末次冰期以来古环境和古气候变化。运用粒级-标准偏差法对粒度数据进行研究,发现BH08孔敏感组分(88.4~148.7μm)的变化记录了末次冰期D-O(Dansgarrd-Oeschger)旋回冷暖事件:在暖期时敏感粒级粗组分(88.4~148.7μm)的含量低,而在冷期时含量高,且可以与反映东亚夏季风的指标对应。在暖期时,强盛的夏季风带来丰富的降水,增加的径流可以将粗粒沉积物搬运至更远的下游区,且暖湿气候有利于植被的发育,使得流域内粗粒沉积物减少;而在冷期呈现相反的变化趋势。我们推测,在末次冰期低海面的背景下,格陵兰和北大西洋等高纬地区气候变化导致大气环流和/或洋流系统发生改变,从而对东亚夏季风降水的调控造成河流输入物质的变化可能是造成BH08岩芯敏感组分变化的主要原因。     

罗斯海西部末次冰盛期以来沉积环境重建:有机碳与生物标志化合物分析

本文研究采自位于南极罗斯海西部的ANT32-RB16C柱状沉积物,根据粒度、有机碳和生物标志化合物数据探讨末次冰盛期(24.8 ～20 ka BP)以来该地区有机质来源及沉积环境特征。该柱状样记录了冰架下沉积、冰架前沉积、开阔海域沉积的沉积环境。指示有机质来源的生物标志化合物指标表明该柱状样中所含有机质主要为浮游植物、细菌等海源输入,同时伴有少量陆源物质混合输入。末次冰盛期,由于冰架的影响有机质含量较低,环流影响使得有机质受低等浮游藻类生物等海源影响较大。末次冰消期(20～11.7 ka BP),罗斯冰架消退,冰川溶解释放的有机质在此沉积,使得陆源有机质输入增多,有机质含量升高。进入全新世,有机质含量较末次冰盛期和末次冰消期明显升高,海源输入比例增大,同时细菌等原核生物增多,导致短链正构烷烃降解程度较大。研究区的氧化还原环境主要受冰架与海冰限制作用的影响,与有机质含量和高氧的南极底层水关系不大。总体来说,从末次冰盛期到末次冰消期,研究区沉积环境受罗斯冰架进退影响,全新世以来受气候变化影响。     

白令海北部陆坡23 ka以来古生产力变化及其对海冰扩张的响应

本文基于白令海北部陆坡ARC6-B11岩心的沉积物粒度、颜色反射率、有机碳/氮含量和高分辨率化学元素XRF扫描数据,结合底栖和浮游有孔虫AMS14C测年资料,重建了研究区23 ka以来至中全新世的沉积记录,重点研究了海冰的扩张变化对生产力和沉积物输入的影响。研究结果显示,末次盛冰期白令海北部陆坡受到海冰南向扩张的影响而生产力较低,沉积物中砂粒级和冰筏碎屑（IRD）含量较高。HS 1时期由于受到常年冰的覆盖,沉积物中砂粒级和IRD含量存在低值,沉积物中较高的总有机碳（TOC）含量受陆源有机质的影响较大,异常的TOC含量峰值主要受到低海平面和海冰形成过程产生的富氧水团控制下的高浓度细粒物质携带的陆源有机质的快速沉积作用的影响,难以作为反映白令海古生产力的替代指标。B/A暖期和全新世生产力较高,在B/A暖期存在Ca/Ti峰值现象,Ca/Ti峰值现象的产生与碳酸盐补偿深度增加有关,水体通风条件的改变可能起到一定的作用,也不能忽视颗石藻对其产生的潜在影响。     

末次盛冰期以来巴伦支海-喀拉海古海洋环境及海冰研究进展

巴伦支海-喀拉海是北冰洋最大的边缘海,能够对环境变化做出快速的响应和反馈,是全球气候变化最为敏感的区域之一,其古海洋环境演变及海冰变化研究是全球气候变化研究的重要组成部分。末次盛冰期以来,该区域的古海洋环境受到太阳辐射、海流强度、海平面变化、温盐环流和河流输入等因素影响发生了一系列不同尺度的波动。巴伦支海受到北大西洋暖水和极地冷水两大水团相互作用的影响,在水团交界处 （极锋) 由于不同水团性质的差异,导致其海水温度、盐度及海冰发生剧烈变化。而喀拉海则受到叶尼塞河和鄂毕河大量淡水输入影响,海流系统较巴伦支海相对复杂,沉积物主要来源于河流输入的陆源物质,并可以通过磁化率的分析明确区分两条河流的陆源物质。由于受到冷水和暖水的相互作用,巴伦支海-喀拉海海冰变化迅速,并且在全新世中晚期存在 0.4 ka 和 0.95 ka 的变化周期,但海冰变化的影响因素并不是单一的,而是气候系统内部各因子相互作用的结果。目前古海冰重建研究工作主要为定性研究,定量研究相对较少,所选用的重建指标也相对单一,另外存在年代框架差、分辨率低等不足。本文以巴伦支海和喀拉海为中心,总结了其快速气候突变事件、古温度盐度、海平面及海冰的变化,对影响因素进行了探讨,并通过分析末次盛冰期以来古海洋环境研究的不足,提出了相应的展望。     

Sea-surface bioproductivity changes in the Northwest Pacific over the last 25 kyr

The sea-surface bioproductivity changes over the last 25 kyr were inferred from published data on 30 sediment cores from the open Northwest Pacific (NWP), Sea of Okhotsk, Bering Sea and Sea of Japan accounting for the glacioeustatic sea-level changes. A novel method was developed to compare the variations of several independent productivity proxies relative to the present-day values. During the Last Glacial Maximum, the bioproductivity in the Sea of Okhotsk and the western Bering Sea (BS) was lower than at present, whereas the southern and southeastern Bering Sea and the open NWP are characterized by enhanced bioproductivity. During the early deglacial stage, an increase in bioproductivity was estimated only for the southeastern Bering Sea. High and fairly high bioproductivity was estimated for Heinrich 1 in the open NWP, above the Umnak Plateau and on the Shirshov and Bowers Ridges in the Bering Sea. The high productivity in the Bering Sea, Sea of Okhotsk and NWP during the Bølling/Allerød was caused by the global warming and enhanced nutrient supply by meltwater from the continent. During the Early Holocene, high productivity was estimated for almost the entire NWP. The Late Holocene sea-surface bioproductivity was generally lower than that of the Early Holocene. Proposed factors that have controlled the sea-surface bioproductivity during the last 25 kyr include: the location of the sea ice margin, the river runoff, gradual flooding of the Bering Sea and the Sea of Okhotsk shelf areas, the water mass exchange between the marginal seas and the open NWP, the eolian supply and the deep vertical mixing of the water column.     

Reconstruction of the postglacial environments in the southwestern Barents Sea based on foraminiferal assemblages

Environmental changes in the surface and bottom water layers of the Ingøydjupet Basin and the history of the Atlantic Water inflow to the southwestern Barents Sea during the last 16 ka are reconstructed based on planktic and benthic foraminiferal assemblages. The multiproxy study of sediment cores PSh-5159R and PSh-5159N, including AMS ¹⁴C dating, provides a time resolution of about 200 years for the deglaciation, 100 years for the Holocene, and 25–50 years for the last 400 years. Stable polar conditions with the sea ice at the surface were typical for the Early Deglaciation period. Unstable bottom settings and the onset of ice rafting marked the Oldest Dryas. The cold Atlantic Water inflow increased notably during the Bölling-Alleröd interstadial nearby the site location and then decreased during the Younger Dryas. The initial Holocene was characterized by abrupt warming in bottom and surface water layers, especially ～9.7–7.6 ka BP. Stable conditions prevailed during the Middle Holocene. Remarkable changes in the sea-surface temperature and bottom environments occurred during the last 2.5 cal. ka BP.     

晚第四纪南极阿蒙森海扇区冰盖与古生产力旋回变化

本文通过对阿蒙森海西北部陆隆AMS01岩心沉积物颜色、粒度及地球化学等多种指标分析,重建了该地区氧同位素9期(MIS9,大约距今34万年)以来冰盖与古生产力演变历史,结果表明:(1)岩心沉积物粒度与古生产力替代指标表现出明显的冰期–间冰期旋回变化特征;(2)MIS9、MIS7和MIS5等间冰期沉积速率较小,沉积物呈褐色,冰筏碎屑含量低,生源组分含量高,反映出该时期阿蒙森海地区气候温暖,冰盖发生了大规模退缩,冰盖–冰架–冰山等陆源冰对沉积物的影响减弱,海冰覆盖减弱,有利于浮游植物的生长和繁殖;(3)MIS8c、MIS8a、MIS6、MIS2等冰期沉积速率大,沉积物呈灰色,沉积物随之变粗,冰筏碎屑含量高,生源组分含量低,说明该时期冰盖大幅扩张,陆隆区成为近冰盖/冰架沉积环境,海冰和冰山密集,海洋生产力显著降低;(4)冰期、间冰期内,冰盖与古生产力也有不同程度的波动;特别是MIS8b期发育浅褐色间冰阶沉积,冰筏碎屑含量低,生产力水平与间冰期基本持平,说明阿蒙森海地区冰盖、海洋对气候变化的响应比东南极地区敏感。     

夏季南黄海颗粒氮同位素分布特征及影响因素研究

黄海是人类活动影响显著的半封闭陆架边缘海,在夏季存在特征鲜明的冷水团结构。为研究南黄海颗粒态氮的循环转化过程,本文通过分析2016年夏季南黄海水体颗粒物和表层沉积物的碳、氮含量及同位素,探讨南黄海近岸海域和冷水团海域颗粒物和表层沉积物氮含量、同位素的分布差异和影响因素。近岸海域颗粒氮(Particulate Nitrogen,PN)呈现出含量较高、氮同位素值(δ15N_PN)垂向差异较小、沉积物总氮(Total Nitrogen,TN)含量较低且氮同位素值(δ15N_TN)偏负的分布特征;冷水团海域PN呈现出含量低、δ15N_PN垂向差异显著、沉积物TN含量高且δ15N_TN偏正的分布特征。通过海底边界剪切应力模拟、环境因子分析并结合颗粒物与沉积物δ15N示踪分析,发现南黄海海域颗粒态氮及同位素分布主要受到水体/底边界动力过程影响,陆源输入和矿化过程亦共同参与调控。     

西北冰洋中太平洋入流水营养盐的变化特征

利用1999,2003和2008年夏季(7-9月)三次中国北极科学考察数据资料,分析和讨论太平洋入流水营养盐的分布和楚科奇海关键生物地球化学过程对太平洋水化学性质的改造.结果表明,2003和2008年在白令海峡南部64.3°N纬向断面(BS断面)由于水团性质差异显著,营养盐呈西高、东低的分布趋势.2003年BS断面水柱...     

Late quaternary diatom stratigraphy and paleoceanology of the Deryugin Basin (Sea of Okhotsk) during the Last Glacial Maximum

Diatoms were studied in the KOMEX LV28-34-2 sediment core from the northwestern Sea of Okhotsk. The interval from the penultimate glacial to the Holocene was subdivided into stratigraphic units based on the distribution of biogeographic groups and individual index species. The analysis of the diatom assemblages indicated that, during the Last Glacial Maximum, of the Deryugin Basin was regularly covered with extensive seasonal ice of at least 70% concentration for a minimum of 6–7 months per year. Cold subarctic water from the adjacent open Pacific could have reached as far as the northwestern sea area.     

Holocene Climate Optimum and Last Glacial Maximum in the Mediterranean: the marine oxygen isotope record

Reconstructions with comprehensive estimates of confidence intervals are presented of changes in the W–E stable oxygen isotope gradient in Mediterranean surface waters between the Holocene Climate Optimum and the Present, and between the Last Glacial Maximum and the Present. Rigorous statistical assessment is made of the significances of the mean geographic trends observed in these reconstructions. Firstly, it is concluded that any reconstruction should strictly be based on values obtained by analyses of one single foraminiferal species throughout the basin, as different species are found to respond with isotopic variations of different amplitudes to climatic/hydrographic change. This difference is tentatively related to differences between the habitats and seasons of growth of the various species. Secondly, a significant increase of roughly a factor 3 is found in the Mediterranean W–E oxygen isotope gradient during the Last Glacial Maximum, relative to the Present. This difference is almost entirely due to increased glacial values in the Levantine Sea, which are considered to be a result of a combination of increased evaporation rates and/or somewhat cooler than anticipated surface water conditions. Thirdly, an eastward increase of roughly half the present-day magnitude is found for the W–E oxygen isotope gradient during the Holocene Climate Optimum. Values in the Levantine Sea appear to have undergone up to 0.3‰ more depletion than those elsewhere in the eastern Mediterranean. However, no significant trends are found between the eastern and western parts of the Levantine Sea, nor between values near the Nile delta and those from elsewhere in the Levantine Sea. The Holocene Climate Optimum's eastward increase in the Mediterranean oxygen isotope gradient, although weaker than the Present, suggests that the Mediterranean continued to function as a concentration basin, albeit in a less vigorous way than today. Finally, simple mixing arguments are used to argue that inferred oxygen isotope ratios of surface waters may not be used as an indication of conservative property (e.g. salinity) distribution on geological timescales, but instead show amplitudes of response to climatic/hydrographic changes that likely are >2 times larger than the corresponding amplitudes of response for truly conservative properties.