IOCAS-IR  > 海洋地质与环境重点实验室
冰期旋回中热带西太平洋上部水体环境演化及其高低纬联系
钱芳
Subtype博士
Thesis Advisor李铁刚
2023-05
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral中国科学院海洋研究所
Keyword西太平洋暖池,上层水体温盐,类ENSO过程,热带辐合带,太阳辐射
Abstract

西太平洋暖池WPWP)作为全球气候和海洋系统的重要组成部分,是全球大气热量和水分的主要来源,对全球气候变化具有深远的影响。通过对位于WPWP区域的IODP 363航次U1486岩心中的浮游有孔虫表层种Globigerinodes ruberTrilobatus sacculifer和温跃层种 Pulleniatina obliquiloculata壳体稳定同位素(δ18Oδ13C)及Mg/Ca分析,重建了过去450 ka以来WPWP区上层水体温盐和结构的变化,揭示了冰期-间冰期旋回中WPWP区水文气候演化的特征和过程,探讨了其与热带太平洋类ENSO过程和南、北半球中高纬度气候变化的联系。

U1486岩心中G. ruber壳体Mg/Ca重建的表层海水温度(SST)和δ18OG. ruber在过去450 ka里均呈现典型的冰期-间冰期旋回,但在变化相位上SST与大气CO2浓度的变化同步,却领先于δ18OG. ruber变化。表明暖池区SST的变化与大气CO2浓度有更密切的关系。过去450 ka以来WPWP区温跃层温度(TT)的变化幅度明显高于SST,且在每个冰期开始阶段呈现增暖趋势。频谱分析表明SSTTT记录的周期性也有明显差异,SST变化中缺乏TT记录中相当显著的斜率信号。斜率偏高时TT升高,而较低的斜率则对应着TT的降低,推测冰期-间冰期旋回中WPWP区温跃层温度的增暖可能与斜率变化导致的副热带环流减弱有关。

U1486站位表层海水剩余氧同位素记录(δ18Osw-ice)与WPWP区其他站位表层海水δ18Osw-ice记录的对比发现,过去450 ka以来WPWP区域大部分站位表层海水盐度的变化与岁差具有很好的一致性,岁差偏低时表层盐度偏高,岁差升高时盐度下降。WPWP不同区域降水的同相位演化可能是岁差控制的赤道夏季太阳辐射量通过影响热带太平洋类ENSO过程和ITCZ南北迁移的结果。与表层水δ18Osw-ice不同,U1486站位温跃层海水δ18Otw-ice的演化具有显著的斜率周期,高斜率期间δ18Otw-ice升高,指示温跃层海水盐度偏高;反之亦然。同时,U1486站位与WPWP北侧站位温跃层海水δ18Otw-ice记录的对比发现,尽管WPWP南、北两侧温跃层水体的来源不同,但均受到斜率周期的控制,推测斜率可能通过影响热带西太平洋向南北两极的热输送,并作用于南、北太平洋热带水(SPTW NPTW)的通风和平流,最终表现在WPWP区温跃层盐度的演化中。

U1486岩心垂向温度梯度记录(ΔSST-TTΔδ18OP. o-G. r)显示冰期阶段WPWP温跃层加深,间冰期温跃层深度变浅。与赤道东太平洋表层温度记录的对比指示,冰期时热带东、西太平洋表层海水温度梯度升高,此时热带太平洋可能处于类La Niña态。综合分析发现冰期-间冰期旋回中热带西太平洋不同区域温跃层深度的变化一致,推测区域上层水体结构的变化可能是由岁差轨道参数调控的热带太平洋类ENSO过程驱动的。

U1486岩心表层种G. ruber、次表层种T. sacculifer、上部温跃层种 P. obliquiloculata和下部温跃层种 Globorotalia truncatulinoides壳体δ13C在几乎每个冰消期起始阶段均记录了δ13C低值事件。但与浮游有孔虫壳体δ13C演化过程不同,底栖有孔虫δ13CC. wuellerstorfi与南极冰芯记录的大气CO2浓度一样,表现为典型的冰期-间冰期旋回特征,推测U1486站位δ13CC. wuellerstorfi的变化可能与南大洋深层水对流活动的强弱直接相关。而不同钙化深度浮游有孔虫壳体δ13C低值事件可能是由于冰消期开始时南大洋深层水对流活动增强,低δ13C特征的亚南极模态水和南极中层水向热带太平洋运移后,与低纬度海区的中层水混合上涌导致的。

末次冰消期以来冲绳海槽中部OKI02岩心的表层和温跃层海水温度及δ18O记录的演化存在明显差异。其中表层海水温度的演变过程可能受北大西洋温盐环流变化影响的东亚冬季风强度控制,而温跃层海水的温盐变化主要受到热带太平洋类ENSO过程的调节和黑潮强度的变化控制。

Language中文
Table of Contents

 

  ... V

1 绪论... 1

1.1 选题背景及研究意义... 1

1.2 热带西太平洋的古海洋学研究... 3

1.2.1 热带西太平洋表层海水温度、盐度变化... 3

1.2.2 热带西太平洋温跃层海水温度记录... 6

1.2.3 冰期旋回中热带西太平洋的类ENSO式变化... 9

1.3 冲绳海槽上层水体温盐变化的古海洋学研究... 10

1.4 选题依据及研究目的... 11

2 区域地质与环境... 13

2.1 区域地质概况... 13

2.1.1 俾斯麦海地质特征... 13

2.1.2 冲绳海槽地质特征... 14

2.2 区域洋流特征... 15

2.2.1 热带西太平洋区域洋流特征... 15

2.2.2 东海区域洋流特征... 18

2.3 区域水文气候特征... 19

2.3.1 西太平洋暖池核心区水文气候特征... 19

2.3.2 东海水文气候特征... 20

3 材料与方法... 22

3.1 研究材料... 22

3.1.1 暖池核心区IODP U1486岩心... 22

3.1.2 冲绳海槽中部OKI02岩心... 22

3.2 研究方法... 22

3.2.1 微体古生物样品处理... 22

3.2.2 浮游有孔虫鉴定统计... 22

3.2.3 浮游有孔虫氧碳同位素分析... 23

3.2.4 浮游有孔虫Mg/Ca分析... 23

4 研究结果... 26

4.1 年龄框架... 26

4.1.1 U1486岩心年龄框架... 26

4.1.2 OKI02岩心年龄框架... 27

4.2 浮游有孔虫群落组合... 29

4.3 有孔虫壳体δ18O.. 31

4.3.1 U1486岩心有孔虫壳体δ18O.. 31

4.3.2 OKI02岩心有孔虫壳体δ18O.. 32

4.4 有孔虫壳体δ13C.. 34

4.4.1 U1486岩心有孔虫壳体δ13C.. 34

4.4.2 OKI02岩心有孔虫壳体δ13C.. 35

4.5 浮游有孔虫Mg/Ca比值及古温度... 36

4.5.1 U1486岩心浮游有孔虫Mg/Ca比值及古温度... 37

4.5.2 OKI02岩心浮游有孔虫Mg/Ca比值及古温度... 40

4.6 上层水体古盐度... 41

4.6.1 U1486岩心上层水体古盐度... 42

4.6.2 OKI02岩心上层水体古盐度... 43

5 450 ka以来西太平洋暖池核心区表层水文环境的演化... 44

5.1 西太平洋暖池区表层水温度的演化... 44

5.2 西太平洋暖池区表层水盐度的演化... 47

5.3 西太平洋暖池区表层水文环境演化的机制... 52

5.4 冰期旋回中热带太平洋的类ENSO式变化... 56

5.5 小结... 59

6 450 ka以来西太平洋暖池区上层水体结构的演变... 60

6.1 西太平洋暖池区温跃层水体温度的演化... 60

6.2 西太平洋暖池区温跃层水体盐度的演化... 64

6.3 西太平洋暖池区上层水体结构的演化... 66

6.4 冰消期碳同位素低值事件... 69

6.5 小结... 74

7 末次冰消期以来冲绳海槽上层水体温盐变化及其高低纬联系... 75

7.1 冲绳海槽中部上层水体水文演变的特征及差异... 75

7.1.1 冲绳海槽中部SST演变的区域特征... 75

7.1.2 冲绳海槽中部温跃层温、盐演变的区域特征... 78

7.2 冲绳海槽中部上层水体水文变化的高低纬联系... 82

7.2.1 冲绳海槽表层海水温度演化与高纬地区的联系... 82

7.2.2 冲绳海槽温跃层水文演化与低纬西太平洋的联系... 84

7.2.3 太阳辐射对冲绳海槽温跃层温盐演化的驱动... 85

7.3 小结... 88

8 结论... 89

参考文献... 91

  ... 117

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果... 118

 

Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/181180
Collection海洋地质与环境重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
钱芳. 冰期旋回中热带西太平洋上部水体环境演化及其高低纬联系[D]. 中国科学院海洋研究所. 中国科学院大学,2023.
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