赤道西太平洋晚第四纪千年尺度的古气候波动

摘要

西太平洋暖池是全球气候最大的热源，并在二氧化碳和水汽等的吸收和释放上扮演着重要角色。研究发现第四纪的气候波动不仅存在冰期/间冰期的大尺度旋回，也存在千年尺度的短期气候事件。因而，在暖池区揭示千年尺度的古气候变化，进而探讨其对全球气候变化的影响显得十分重要。本次研究工作正是旨在探讨暖池区末次冰期约6万年以来上部水体垂向结构的不稳定性和千年尺度的古气候波动。 对西太平洋暖池核心区MD01-2386柱状样(129°47.56．E、01°07.80．N；水深2816m；岩芯长3284 cm)最上部12m浮游有孔虫表层水种Globigerinoides ruber和次表层水种Pulleniatina obliquiloculata进行高分辨率的氧碳稳定同位素分析，结合AMS14C测年，表明其属于末次冰期—全新世的沉积。碳酸钙百分含量和浮游有孔虫的碎壳率都表明研究区冰期时的溶解程度比间冰期强，并且存在千年尺度的溶解作用周期性变化。 对该沉积柱状样进行浮游有孔虫群落分析，计算暖池区的温跃层深度和表层海水温度，结合Mg/Ca比值测定的表层海水温度，分析暖池区上部水体冰期/间冰期的变化。研究发现，暖池区的表层海水温度在末次盛冰期时平均为26.5℃(古生态转换函数计算所得)，中全新世时平均为29.1℃，相差大约2.6℃。温跃层深度在末次盛冰期时平均为150米，早中全新世时平均为212米，相差62米。温跃层和表层海水温度的变化都具～1.7 ka和～0.8—0.7 ky的周期性，但冰期时的变化周期以～1.7 ka为主，全新世时的周期以～0.8—0.7 ka为主，且这种千年尺度的古气候变化，其幅度在冰期时比间冰期的大。因此暖池区上部水体垂向结构在近6万年以来一直表现为不稳定。 在此基础上，将暖池区的各项古气候记录和东亚季风区东亚大陆的两个溶洞Hulu Cave和Donnge Cave以及中国南海17940站的古气候记录进行对比，发现都反映出千年尺度的短周期气候变化事件在冰期时频繁发生，但陆地溶洞的古气候变化比海洋的变化强烈，南海的记录和暖池区的记录更为相近。这可能是因为南海17940站通过巴士海峡与开阔大洋表层水相连，又处在从暖池发源的黑潮的流经途径附近上，所以其氧同位素和暖池区的记录比较相似。 此外，暖池区和极地冰芯的古气候记录对比发现，暖池区与南极冰芯的古气候变化表现出良好的相关性，其相关程度明显比暖池与格陵兰冰芯的相关性高。暖池区也存在类D/O事件，但变化幅度(特别是在新仙女木期事件上)与南极冰芯记录的相当，明显小于格陵兰冰芯的δ18O变化，且暖池区的这类事件持续时间比较长，次数也多过格陵兰冰芯的。尤其是，末次冰消期暖池区的温度和温跃层变化与南极冰芯的δ18O变化在时间上相近，而早于代表北极冰盖的格陵兰冰芯δ18O变化。这就向传统认为的北半球高纬地区驱动全球气候的认识提出了挑战，同时也为古气候的“热带驱动”假说提供了有力证据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

第2章材料和方法

2.1.研究材料

2.2.实验室方法

2.2.1.样品处理

2.2.2.碳酸盐百分含量的测定

2.2.3.氧碳稳定同位素分析

2.2.4.AMS14C测年

2.2.5.Mg/Ca比值测定

2.2.6.浮游有孔虫的鉴定与统计

2.3.数据分析

2.3.1.粗组分含量

2.3.2.碎壳率

2.3.3.浮游有孔虫的丰度

2.3.4.溶解指数(FDX)

2.3.5.抗溶种/易溶种比值

2.3.6.采用FP-12E转换函数计算海水表层温度SST

2.3.7.采用SIMMAX-28转换函数计算海水表层温度SST

2.3.8.古生态法转换函数计算温跃层深度(DOT)

2.3.9.同位素法计算相对温跃层深度DOT变化

2.3.10.频谱分析及相关分析

第3章年代地层框架的建立

第4章碳酸盐的溶解与保存

4.1.碳酸盐溶解旋回及其影响因素

4.2.碳酸盐溶解的冰期/间冰期旋回

4.3.碳酸盐溶解的千年尺度变化

第5章浮游有孔虫与表层海水古温度

5.1.浮游有孔虫化石属种变化

5.2.转换函数估算古温度

5.2.1.采用FP-12E转换函数计算SST

5.2.2.采用SIMMAX.28转换函数计算SST

5.3.氧同位素的温度信息

5.4.浮游有孔虫壳体Mg/Ca比值的表层海水古温度估算

第6章 温跃层深度变化与暖池的不稳定性

6.1.浮游有孔虫混合层/温跃层属种变化

6.2.转换函数的温跃层深度计算

6.3.浮游有孔虫表层种与次表层种的⊿δ18O和⊿δ13C的变化

第7章暖池区表层海水温度和温跃层深度变化及其全球对比

7.1.表层海水温度和温跃层深度周期的变化

7.2.与季风区古气候记录的比较

7.3.与冰芯古气候记录的比较

第8章结论

致谢

参考文献

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果

附表