LGM以来热带西太平洋次表层水对南大洋流通状况的地球化学响应

南大洋通过亚南极模态水（SAMW）和南极中层水（AAIW）对流，将南半球高纬信号向低纬海区温跃层传输，在热带大洋气候变化中扮演重要角色。因此，准确捕捉低纬海区记录中的南大洋信息是研究南大洋对热带大洋气候影响的关键，而次表层水化学过程是个很好的切入点。基于SAMW/AAIW低δ13C、低[CO32-]、高营养物和高溶解O2的特征，本项目以热带西太平洋MD06-3054和 KX08-97322孔为研究材料，利用温跃层有孔虫的δ13C、B/Ca和Cd/Ca以及沉积物地球化学指标提取LGM以来热带西太平洋次表层水对南大洋流通状况的响应信息；并通过底栖、浮游有孔虫的Δ14C和温跃层有孔虫的εNd识别LGM以来SAMW/AAIW潜入热带西太平洋次表层水中的细节过程。进一步将上述热带西太平洋记录与南大洋/南极气候记录对比，揭示南大洋在热带大洋气候变化中的重要作用，为完善气候演变的驱动机制提供科学依据。

项目以西太平洋暖池核心区和北部边缘区两个沉积物柱状岩芯（KX97322-4和MD06-3054孔）为研究对象，综合运用年代学、元素和同位素地球化学等方法，重建了末次盛冰期（LGM）以来热带西太平洋次表层水（和表层水）的δ13C、[CO32-]、生产力、营养物利用和溶解O2的变化，检验了这些古海洋参数对南大洋流通状况的响应敏感度，查明了其中敏感参数对南大洋流通状况的响应过程，明确了南大洋在热带西太平洋气候变化中的重要地位。研究显示，西太暖池核心区浮游有孔虫混合层种和温跃层种都在末次冰消期出现明显的δ13C低值，对应于沉积物opal的峰值和沉积物δ15N的高值，与代表末次冰消南大洋流通状况加强的opal峰值一致，这表明末次冰消期南大洋流通状况的加强促使亚南极模态水和/或南极中层水（SAMW/AAIW）潜入西太暖池核心区，提供低δ13C和高硅酸信号，导致其上层水体δ13C组成降低，硅酸营养物浓度升高，硝酸盐利用程度增加，硅藻生产力加强，从而抑制钙质生物的生长。与西太暖池核心区不同，西太暖池边缘区浮游有孔虫尽管也在末次冰消期出现明显的δ13C低值，但对应于opal的低值，这表明西太暖池边缘区由于受陆源输入的强烈影响，除浮游有孔虫δ13C外，其它古海洋参数对南大洋流通状况的响应要么不敏感，要么被抵消。另外，LGM以来西太暖池的氧化还原沉积条件一直是亚氧化至氧化的，南大洋流通状况变化似乎没有对其产生影响。幸运的是，这些不敏感的地化替代性指标提供了其它重要气候信息，例如MD06-3054孔TOC/TN、δ13Corg、δ15N和碎屑元素的变化显示，东亚夏季风弱时菲律宾群岛化学风化程度低，却对应于海平面降低时的高陆源输入强度，表明LGM以来西菲律宾海的陆源输入强度与菲律宾群岛的化学风化程度不耦合。这些研究成果对于理解南大洋对热带太平洋气候变化的影响机制有重要意义，也促进了东亚季风气候变化机制的研究。