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。     

大洋碳循环与气候演变的热带驱动

20世纪气候演变研究的最大突破,在于地球轨道变化驱动冰期旋回的米兰柯维奇理论。然而近年来学术界对热带过程和大气CO2浓度变化的研究进展,暴露了传统的轨道驱动理论存在着对低纬区和碳循环在全球气候系统中作用估计不足的严重缺陷。国家重点基础研究发展计划项目"大洋碳循环与气候演变的热带驱动"拟以南海与西太平洋暖池的深海记录为依据,进行全球性对比和跨越地球圈层的探索,通过观测分析结果与数值模拟的结合、地质记录与现代过程的结合,检验和论证大洋碳储库长周期变化机制的假说,对于不同时间尺度上低纬过程如何通过碳循环在全球气候环境演变中的作用,实现理论上的突破。同时简要介绍了该项目的目的、科学意义、关键科学问题及预期目标等。     

末次盛冰期以来印度尼西亚穿越流对东印度洋上部水体结构的影响

海洋上部水体垂向结构变化对于理解热带海区在全球气候变化中的作用有着重要意义。通过分析印度尼西亚穿越流(ITF)出口处东印度洋帝汶海区SO18480-3孔中的浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber和温跃层种Pulleniatina obliquiloculata壳体氧碳同位素,并借助12个AMS¹⁴C测年数据重建了末次盛冰期(LGM)以来该区温跃层深度和营养盐水平的演化序列。壳体氧同位素(δ¹⁸O)记录表明温跃层古海洋学特征的变化幅度要大于表层海水,其差值(Δδ¹⁸O_(P-G))有效地反映了温跃层深度的变化,即冰消期和晚全新世温跃层较浅,LGM和早中全新世温跃层较深;并揭示出与全新世相比,LGM期间ITF总流量未显著减小,ITF对该区上部水体结构的影响受到了东西太平洋之间不对称性的调节。碳同位素(δ¹³C)记录则表明该区的古海洋学变化在不同程度上受到了南大洋的影响,并受本区上部水体垂向结构的控制,其差值(Δδ¹³_(G-P))在一定程度上反映了该区上部水体营养盐水平的变化。     

中更新世气候转型期南海北部和南部的气候变化差异

选取大洋钻探ODP184航次在南海北部采集的1144站为研究材料,通过分析中更新世0.4～1.4Ma期间506个样品中浮游有孔虫氧、碳稳定同位素的变化特征,并与南海南部ODP 1143站和西太平洋暖池ODP 807站的同位素资料进行比较,发现南海北部的氧、碳稳定同位素及其差值的变化响应中更新世气候转型事件,在中更新世距今约0.9Ma之后100ka的偏心率周期明显增强。在中更新世气候转型之前,南海北部、南海南部和赤道西太平洋都呈现出典型的热带气候特征,具有岁差和半岁差的气候周期;转型之后,随着北半球冰盖的进一步扩张,南海北部受东亚冬季风增强的影响而导致温度下降、温跃层变深,但南海南部与赤道西太平洋的温度变化较小且温跃层变浅,说明同属季风区的南海北部和南部对气候变化的响应有所不同。     

楚科奇海表层沉积物的生源组分及其对碳埋藏的指示意义

工业革命以来大气中CO₂浓度由280 ppm剧增至375 ppm,是导致全球气候变暖的主要原因[1]。海洋作为大气CO₂的“汇”之一,每年可吸收人类释放CO₂气体总量的30%,对全球碳循环的收支平衡有重要作用[2]。两极地区是CO₂的主要汇区,也是全球变化的重要反馈窗口。因此,了解碳在北冰洋的生物地球化学循环过程是十分必要的[3-4]。海洋中的生源沉积物主要来自于海洋上层浮游生物碎屑的沉降,主要由蛋白石(以生物硅代替,BSi)、碳酸钙(CaCO₃)和有机质(通常用有机碳替代,TOC)组成[5]。     

长江口及邻近海区营养盐结构与限制

通过研究长江口及邻近海域溶解无机氮(DIN=NO₃-+NO₂-+NH₄+)、磷酸盐(PO₄3-)、硅酸盐(SiO₃2-)所表征的营养盐区域结构特征及影响因素,在分析营养盐绝对限制情况的基础上,划分了潜在相对营养限制区域。结果表明,123°E以西近岸表层区域DIN/P比值全年均高于16,而Si/DIN除秋季外基本小于1,显示出长江冲淡水影响下"过量氮"的特征。春夏季河口锋面区(31°~32.5°N,122.5°~124°E)硅藻的大量生长可使DIN/P异常升高和Si/DIN异常降低。秋季研究区域北部DIN/P西低东高且Si/DIN西高东低是由于在高DIN、低PO₄3-的长江冲淡水影响下,近岸受相对低DIN、高SiO₃2-的苏北沿岸流南下入侵影响而被分割而成。冬季长江口门东北部存在的高DIN/P和低Si/DIN区则主要由于寡营养盐的黑潮水深入陆架,向东北输送的部分长江冲淡水和增强的苏北沿岸流共同作用造成DIN升高所致。利用Redfield比值进行了不同站位表层潜在相对营养限制情况的区分。近岸123°E以西受高DIN、SiO₃2-长江冲淡水影响,四季多呈现PO₄3-潜在相对限制,而在春夏季由于浮游植物的大量吸收PO₄3-,造成局部PO₄3-绝对限制及潜在相对限制。春夏季氮限(DIN潜在相对限制)一般发生在外海部分站位,但较为零散。秋季除了东南外海大部分站位外,受苏北沿岸流影响在长江口北部近岸也存在氮限。随着低DIN/P的黑潮表层水(KSW)的入侵加强,冬季外海氮限站位增多。硅限(SiO₃2-潜在相对限制)在夏季发生在赤潮高发区,而冬季南部存在较多硅限站位表明KSW中SiO₃2-相对较为缺乏。     

河流-河口-近海连续体碳循环研究进展

河流-河口-近海连续体(简称连续体)是连接陆地和大洋的过渡地带,也是目前全球碳收支估算的薄弱环节.这个复杂的海陆交互生态系统不仅可以通过光合作用、溶解作用吸收大气中的CO2,陆地和流域光合作用或化学风化作用固定的碳也可以被横向输送到陆架和大洋中.本文以国际上著名的切萨皮克湾以及长江-长江口-东海等为例,综述了连续体碳循...     

北极快速变化的生态环境响应

北冰洋由于其特殊的地理位置,成为全球变化响应最为敏感的地区。本文聚焦北极海冰变化幅度最大的西北冰洋,从营养盐、叶绿素、浮游植物群落和沉积碳埋藏等变化来讨论海洋生态环境对北极快速变化的响应。尽管太平洋北向流和北极周边河流输入加强可以增加西北冰洋上层营养盐储库,但由于夏季硅藻旺发向沉积物迁出大量生源元素,使得上层营养盐相对亏损,部分海域存在显著的氮限制和硅限制。随海冰减退,尽管夏末海盆区浮游植物呈现小型化趋势,但西北冰洋总体上浮游植物现存量和初级生产力呈现增高的趋势;伴随叶绿素极大层下移、北扩,以硅藻为代表的生物泵过程得以更高效的运转。在沉积物埋藏的有机碳中,除原先北冰洋生态系统占据重要比份的冰藻外,硅藻等藻类的有机碳埋藏也逐渐增加。西北冰洋海洋初级生产力的增加不仅促进了生物泵的运转和碳的埋藏,而且给海洋生态系统提供了更多的食物来源。北极海域目前已成为全球碳源汇格局变化最大、海洋生态系统改变最显著的地区之一。     

长江口和浙江近岸海域表层沉积物中颗粒磷的形态分布和影响因素

研究长江口和浙江近岸海域的水团流向、缺氧程度、潮汐作用以及养殖活动对表层沉积物中颗粒磷赋存形式的影响,对东海生态环境的可持续发展有着重要的意义。长江口以北和浙江近岸泥质区各存在一个缺氧中心,杭州湾属于强潮区,而象山港遍布养殖场。2018年8—9月在上述4个海域分别采集表层沉积物,采用SEDEX方法进行了颗粒磷的形态划分和含量测定。研究结果表明：在长江口外北部缺氧区和浙江近岸泥质区的南部缺氧区,由于沉积物-水界面的还原环境可以活化铁结合态磷,使之转变为生物可以直接利用的弱吸附态无机磷,因此表现出沉积物中铁结合态磷的低值和弱吸附态无机磷的高值;前者的缺氧程度高于后者,因此其铁结合态磷的含量相应更低。杭州湾和象山港海域均受潮汐作用影响,两者沉积物中磷的分布比较均匀。象山港表层沉积物中铁结合态磷含量均较低,这可能是因为养殖活动造成的水体缺氧通过潮汐活动扩散到整个港底。象山港废弃养殖场沉积物中的碎屑磷和残余有机磷含量显著低于非养殖区,可能是由于养殖活动累积的生物沉积稀释了陆源输入的碎屑颗粒。     

南海北部ODP 1144站中更新世气候转型期有孔虫稳定同位素古气候意义

中更新世气候转型期是第四纪古气候研究的一个特殊时期。利用大洋钻探ODP 184航次在南海北部钻取的1144站时间分辨率高达约290年的沉积物样品，开展中更新世气候转型期古气候变化的研究。在中更新世距今80~100万年前，浮游和底栖有孔虫壳体的稳定氧碳同位素变化揭示出，中更新世气候转型中心，即中更新世革命0.9 Ma左右，南海北部表层海水温度的降低和降水量的增加指示东亚冬、夏季风增强。以中更新世革命为界，水体垂向结构上温跃层和营养跃层的深度从之前的间冰期较浅转变为之后的间冰期较深，底层水与表层水的垂直温度梯度从冰期时较大转变为冰期时较小。轨道尺度上，冰消期时南海北部的表层水、次表层水和底层水的变化几乎是同时发生的，不存在超前或滞后的相位差。千年尺度上，有孔虫的氧碳同位素变化都呈现出非常明显的约0.8 ka和约1.4 ka的气候波动周期。氧同位素0.8 ka滤波显示出：在中更新世气候转型期，较强的信号主要出现在间冰期，有时也出现在冰期，与晚第四纪千年尺度气候波动主要出现在冰期不同，说明中更新世的气候转型不仅表现在轨道尺度的气候周期变化上，同时也体现在千年尺度气候波动的特征变化中。 