白令海东南部末次冰期以来的表层海水环境和陆源输入的变化

The Bering Sea is the only water route connecting the Arctic and Pacific Oceans. It is one of the most important carbon sink in the global oceans, and it is believed to be the source area of glacial North Pacific Intermediate Water. Thus, the climate change in the Bering Sea has great impact on the global climate.Since the last glacial, the Subarctic Pacific has experienced millennial scale rapid climate oscillations similar to those recorded in the North Atlantic and Greenland Ice cores. However, controversial conclutions are drawn from the existing record in the North Pacific that whether the climate developement in the Subarctic Pacific is in phase with the North Atlantic. And the mechanism of the teleconnection between these two climate key areas are unknown. High resolution records of sea surface temperature development, sea ice variability and sea-land relations are key parameters understanding the teleconnections between the North Pacific and North Atlantic Oceans, providing the boundary conditions for modeling the rapid climate oscillations. It is also the window to understand the deep water formation in the North Pacific. This project aims to study the sediment core retrieved from the Southeasten Bering Sea during the German INOPEX expedition, by using diatom and geochemical methods, to obtain the development of key environmental parameter including sea surface temperature, sea ice,productivity, terregeneous input etc., in order to reveal the connections of the Bering Sea and North Pacific, and reveal the response and mechanisms of teleconnections through oceanic and atmospheric circulation towards the global climate change.

白令海是连接北冰洋和太平洋的唯一水道，是全球最重要的碳汇之一，也是冰期北太平洋中层水的发源地。因此白令海的气候变化对全球气候有重大影响。末次冰期以亚北极太平洋和白令海都经历了类似北大西洋和格陵兰冰芯记录的千年尺度的快速气候波动，但从现有的记录来看，两个区域的气候变化是否同步仍存在很大的争议。两个关键区域的联系和机制尚无定论。获得亚北极太平洋及白令海高分辨率的表层海水温度、海冰变化，海陆关系等重要信息是理解大洋环流、大西洋-太平洋的区域关联的重要的参数，提供模拟迅速气候变化的边界条件，是了解北太平洋深层水生成机制的窗口。本项目以德国INOPEX航次在东南白令海采集的高质量沉积岩芯为材料，以硅藻为主要分析手段，结合地球化学方法，分析白令海末次冰期以来表层海水温度、海冰、陆源输入等关键古环境参数，揭示白令海与北太平洋的关联，进而揭示其在洋流、大气等传输媒介下与全球气候变化的响应和驱动机制。

白令海连接北冰洋和北太平洋，其环境变化对海平面变化非常敏感，包括深浅不一的海道的打开和闭合对洋流、生产力、海冰等环境参数的变化有重要的影响。并且，白令海生产力和海冰的变化对全球碳循环和北太平洋通风作用的变化具有重要指示意义。然而，对白令海古环境演变的了解受制于缺少高分辨率古气候记录，以及对冰期沉积物准确的定年。本项研究中，通过对德国太阳号科考船在白令海东南部Umnak海台采集的SO202/22-4样品的分析，并经过精确的定年，获得末次冰期以来（32 ka）高分辨率（千年尺度）白令海东南部环境演变历史，讨论了白令海洋流、海冰、生产力等环境指标在末次冰期、冰消期和全新世的变化，以及与海平面变化的关系。 .研究揭示，末次冰期白令海生产力呈现千年尺度波动，与东亚夏季风气候相关，东亚夏季风增强的时期，向北输送的热量增多，导致研究区更多的海冰融化和更高的生产力。研究区在HS 1和2阶段有常年冰存在，比末次盛冰期更加寒冷。Bølling/Allerød暖期研究区保持较冷的环境并有季节性海冰的持续存在，这是由于北太平洋入流水受到低海平面的限制。冰消期研究区铁的供应来自于海平面上升导致的陆架区的悬浮搬运。北太平洋入流水在13 ka之后逐渐增多，伴随着海平面上升，Unimak海道打开。虽然白令海峡在全新世早期就已打开，但由于北冰洋持续的融冰水的影响，北向的白令海峡穿越流直到9 ka以后才稳定下来。全新世两次变冷和海冰增加事件发生在10-8 ka和6-4 ka，分别归因于大气CO2的降低和春季太阳辐射量降低。.通过本项研究高分辨率、准确定年的沉积记录，建立了末次冰期、冰消期和全新世白令海陆坡区沉积模式的标准记录，并探讨了海平面变化对海道打开，白令海与北太平洋、北冰洋连接状况的改变等全球气候变化热点问题。这项研究也对地质历史上屡次的冰消期气候变化提供了重要的参考。