末次冰消期以来东北印度洋大气CO2浓度重建及其气候效应

The northeastern Indian Ocean locates in the main path of the Indian Monsoon, due to the strong heat and energy exchange between air and sea, key region in the large scale circulation around the global, it becomes the important place to study the global climate changes. Therefore, in this study, we choose typical core sediments from the Bay of Bengal and Andaman Sea, build high accuracy AMS14C age model, through the systematic analysis of boron isotope and B/Ca ratio for Globigerinoides ruber and Neogloboquadrina dutertrei, get the evolution history of seawater pH in different layers, reconstruct the high resolution atmospheric CO2 concentration since the last deglaciation, and clarify its relation with the paleoclimate in the low latitude region. Furthermore, we will use the COSMOS Atmosphere-Ocean Coupled General Circulation Model to research the evolution of Asian monsoon system and AAIW/SAMW in the northeastern Indian Ocean, and understand the local responses to atmospheric CO2 concentration.

东北印度洋位于印度季风的重要通道，强烈的海气相互作用和大尺度海洋环流影响着全球热量和水汽的传输，是研究全球变化的关键地区。为此，本项目选择孟加拉湾和安达曼海柱状沉积物为研究载体，建立高精度AMS14C年代框架，通过浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber和次表层种Neogloboquadrina dutertrei壳体硼同位素（δ11B）、硼钙比值（B/Ca）指标测试分析，获得不同层位水体pH值，进而恢复末次冰消期以来高分辨率的大气CO2浓度演化历史，阐明大气CO2浓度与低纬印度洋海域气候变化之间的内在联系。在此基础上，利用海气耦合模型COSMOS探讨东北印度洋海域亚洲季风系统、南极中层水/亚南极模态水的演变过程及动力学机制，定性理解大气CO2浓度对它们的影响机理。

东北印度洋位于青藏高原的南翼和东南翼，这里不仅是全球热量和水汽的重要源区，也是亚洲季风的两个子系统——印度季风和东亚季风的主要策源地，同时又是全球海洋生产力最高的海区之一，通过物质和能量交换体现的海气相互作用过程影响着全球气候的变化。季风、降雨等气候条件控制的地表径流汇入海洋，改变着大洋的温盐结构和生物生产力；反之，由海洋输向大气的热量和水分，改变着大气CO2的浓度，又是气候变化的控制因素。因此，在东北印度洋海域选择合适的区域进行海气相互作用以及古气候变化研究就显得尤为重要。本项目选取孟加拉湾、安达曼海高分辨率沉积岩心为研究对象，系统开展末次冰消期以来东北印度洋边缘海高分辨率古气候记录研究：（1）恢复了末次冰期以来安达曼海化学风化历史，阐明了冰期-间冰期尺度、千年尺度东北印度洋化学风化规律，提出了东北印度洋“气候驱动型”风化模式；（2）重建了末次冰期以来印度夏季风演化历史，识别出了多个全球性气候事件，其变化规律与北大西洋气候变化关系密切，主要驱动机制是大西洋经向翻转流强度变化；（3）恢复了末次盛冰期以来东北印度洋古生产力演化历史，其变化规律存在明显的冰期-间冰期和1500年周期，揭示了太阳日照、陆源物质供给、季风气候对生产力的控制作用；（4）探讨了海平面和印度季风双因素驱动控制下沉积过程演化历史，陆源输入量在末次冰期（高值）和全新世（低值）显著不同，海平面控制了沉积中心在孟加拉扇和陆架之间的转移，而印度季风则对千年尺度变化影响显著；（5）厘定了大气CO2浓度与气候变化的关系，揭示了热带印度洋千年尺度气候事件内部存在2℃的升温趋势，主要受控于大气CO2浓度升高。另外，项目重建了末次冰消期以来大气CO2浓度，揭示大气CO2浓度与低纬印度洋气候变化之间的内在联系。在综合分析的基础上，通过数值模拟手段，从区域及全球变化的角度探讨大气CO2浓度影响热带印度洋气候变化的动力学机制。