南海砗磲高分辨同位素、元素比值记录与气候变化

过去2000年内的自然温暖期（中世纪暖期和罗马暖期）气候特征对我们理解当前全球变暖的程度和性质有着非常重要的参考意义。但是受重建载体和方法的限制，目前有关这两个暖期的高分辨率（月）气候记录还很少。我们在南海的预研究表明：现代砗磲高分辨δ18O和Sr/Ca可以很好的记录周围的气候环境特征，是潜在的古气候研究载体，这为利用砗磲进行南海古气候重建提供了科学基础。在前期考察中我们另外采集了三个老砗磲，放射性碳测年显示它们分别存活于罗马暖期和中世纪暖期，且年纹层显示单个砗磲的存活年龄超过五十年。本项目将对这三个老砗磲以及进一步采集的砗磲样品进行高分辨δ18O和Sr/Ca研究，结合现代砗磲的研究结果，恢复晚全新世不同时段（包含两个典型暖期）南海西沙地区海表面温盐变化，并据此对比探讨晚全新世三个温暖期（罗马暖期，中世纪暖期以及现代温暖期）南海的温暖程度以及影响该地区的气候系统如厄尔尼诺、亚洲季风的变化。

当前全球变暖的程度和性质的研究需要参考历史时期，特别是距今较近的中晚全新世时期的气候信息。受到重建载体和方法的限制，目前能够获得的高分辨率（月）中晚全新世的气候记录还不多。本研究核心是通过研究现代砗磲的高分辨率的同位素和元素比值记录获取替代性指标与相关古气候信息的对应关系，证实砗磲这一潜在的古气候载体的重建能力，从而利用化石砗磲获得的记录推断古气候信息。我们主要研究了砗磲δ18O和Sr/Ca指标作为高分辨率古气候重建依据，并建立了相关方程，其状态亦可作为古海啸的间接证据，不同砗磲Sr/Ca比值存在种内和种间差异，建立现代SST-Sr/Ca方程时应加以考虑。我们还利用这些成果进而研究了南海西沙晚全新世温暖期的高海温特征，证明现代暖期温度并没有超过中世纪暖期和罗马暖期，南海砗磲反映出的晚全新世海水温度的季节性也同样证实了这一点。另外砗磲壳体的元素含量变化也能帮助我们更好理解晚全新世以来人类活动对南海区域的影响，人类活动产生的重金属等元素已在南海地区有所表现。以上研究成果均表明，砗磲是良好的古气候古环境信息载体，其多种替代性指标均能高分辨率重建古气候古环境记录。当前砗磲已成为古气候研究的热点领域，而南海地区巨大的砗磲存量也必将为我国研究南海地区历史时期气候环境变化提供可能。