末次盛冰期以来北太平洋中层水源区更替及其对气候变化的响应

North Pacific Intermediate Water (NPIW) forms in the marginal seas of the subarctic Pacific ocean and spreads toward the equatorial. It is widely distributed in the North Pacific Ocean and plays an important role in regulation of regional and global climate change. Marginal seas, Okhotsk Sea and Bering Sea located in the subarctic North Pacific Ocean, are the main sources of NPIW. However,now it is absent for understanding the history of sources and evolution of NPIW. In this project, we choose 3 sediment cores from the modern source of NPIW (Okhotsk Sea), the glacial source of NPIW (Bering Sea) and the affected areas of NPIW (eastern margins of Hokkaido), to measure a suit of proxies of past deep ocean circulation (radiogenic Nd isotope, radiolarian species C.davisiana, redox sensitive elements). Combined with the age model, we propose to build the high resolution time-series profiles of deep ocean circulation proxies since the last glacial maximum to carry out the following objectives: (i) to analyze the spatial and temporal changes and phase relationship among of proxies (ii) to determine the main source and water features of NPIW during key climate intervals since the last glacial maximum and (iii) to reveal the correlation between the source variations of the NPIW and regional and global climate changes. Based on the comprehensive analysis, a conceptual model for NPIW changes will be built since the last glacial maximum. The study proposed in this project will advance our knowledge of NPIW evolution.

北太平洋中层水（NPIW）广泛分布在北太平洋亚热带海域，对区域及全球气候变化起着重要的调控作用，其源区则位于鄂霍次克海及白令海。目前对NPIW的来源和演化过程还缺乏深入的了解。本项目以位于NPIW现代源区（鄂霍次克海）、NPIW冰期源区（白令海）以及NPIW影响区（北海道东侧海域）3根沉积岩心为研究对象，通过对沉积岩心中海洋环流代用指标的综合分析，在建立岩心年代地层框架的基础上，建立末次盛冰期以来深层海洋环流代用指标的时间序列剖面，分析他们的时空变化特征以及代用指标之间的相位关系，确定末次盛冰期以来关键时段NPIW的主要源区及水团演化特征，揭示NPIW源区更替、演化与区域及全球气候变化的联系。通过以上的综合分析，建立末次盛冰期以来NPIW演化的概念模型，提高我们对北太平洋中层水演化规律的认识。

北太平洋中层水（NPIW）作为全球海洋经向翻转环流的一个重要组成部分，在区域海洋环境和全球气候变化中扮演着重要角色，但是对于冰期时NPIW形成、通风、驱动机制和环境气候效应的认识还存在明显不足。在此背景下，申请人提出开展末次冰期以来北太平洋中层水通风演化过程研究。在项目执行期间，重点对位于鄂霍次克海、亚北极开阔太平洋和北太平洋亚热带海域多个沉积岩心进行了多指标分析，综合AMS14C、有孔虫δ18O、特征火山灰层等定年技术，建立了沉积岩心的年代框架，重建了研究区末次冰期以来中/深层水体通风、海冰覆盖、古生产力、表层水文演化的时间序列，发现北太平洋中层水存在千年尺度变化规律，在冷期加强，并与大西洋经向翻转流（AMOC）反相位变化。末次冰期北太平洋中层水形成、通风和含氧量变化与海冰和生产力密切相关。鄂霍次克海在冰期仍然是NPIW形成的一个重要来源。结合古气候数值模拟技术，认为AMOC减弱触发Aleutian低压的强化和南移，提高了鄂霍次克海和白令海西部海冰的形成，减小了HS1期鄂霍次克海和白令海西部上层水体层化。这些结果合力导致北太平洋中层水强化。伴随着冰期北太平洋中层水通风加强，增强的北太平洋中层水向南扩张，并对北太平洋亚热带中层水深环流产生影响。提出了北太平洋中层水和东亚夏季风分别是联系北太平洋高低纬气候的“海洋隧道”和“大气桥梁”的观点。该项目的实施，促进了我们对末次冰期以来北太平洋中层水通风演化过程的理解。该项目总共发表10篇论文（8篇SCI收录），达到了项目预期目标。