上新世暖期背景下南海北部上层水体的演化特征

The Pliocene warm period is particularly attractive as an analogue of future global climate changes that human beings will face in the coming decades. Sea area in low latitude plays an important role in global climate change as it is a critical source of the sensible and latent heat. As the largest marginal sea of the western pacific and under the influence of the East Asian Monsoon, the upper water column of the South China Sea plays an important role on regional sea-air exchange. However, there are few records related in the Pliocene and with low resolution. To better constrain these issues, sediments from site U1505, IODP 368 recovered from the northern South China Sea will be used, to gain the high-resolution (about 5 kyr) SST and sub-SST records by analyzing the calcite Mg/Ca ratio of mixed-layer species Globeriginoides ruber and thermocline species Globorotalia tumida. By analyzing the △Truber-tumida and the abundances of the mixed-layer species, thermocline species and deep water species, to indicate the thermocline depth in the Pliocene, and to investigate the characteristics of the upper water column in the South China Sea during the Pliocene warm period, also provide clues of tropical feedback to the future warm world.

上新世暖期因被作为未来气候的相似型而被古环境研究所重视，而低纬海区是全球感热与潜热的重要来源，在全球气候变化中发挥着举足轻重的作用。其中，南海是西太平洋最大的边缘海，又处于东亚季风区，其上层水体的变化对区域海-气循环影响深远。但是，目前上新世南海的上层水体研究很少且分辨率低。本项目旨在利用2017年在南海北部执行的IODP 368航次所获得U1505站位的上新世沉积物样品，通过分析混合层种Globeriginoides ruber和温跃层种Globorotalia tumida的壳体Mg/Ca比值，获得较高分辨率（平均约5 kyr）的表层水和次表层水温度记录；通过结合△Truber-tumida以及混合层种、温跃层种和深层水种在上新世的百分含量变化，来指示温跃层深度的变化，从而揭示上新世暖期南海北部上层水体的演化特征和变化规律，为未来全球升温状态下的热带过程对气候的反馈机制提供依据。

低纬海区是全球感热与潜热的重要来源，在全球气候变化中发挥着重要作用。南海作为西太平洋最大的边缘海，其气候受到东亚季风和热带过程的共同影响。因此，对南海上层水体变化的研究有利于更好地理解区域和全球的海-气循环。本项目利用2017年在南海北部执行的IODP 368航次所获得U1505站位的上新世沉积物样品，通过分析底栖有孔虫Cibicidoides wuellerstorfi的稳定氧同位素，结合浮游有孔虫生物地层和古地磁数据，建立了南海北部上新世-晚中新世的地层年龄框架。利用浮游有孔虫群落中混合层种和温跃层种的百分含量变化，生产力指示种组合的相对含量变化，磁化率和Globigerinoides ruber的碳同位素、底栖和浮游有孔虫的碳同位素差值，重建了南海北部上新世的古海洋生产力和环境变化。结果显示南海北部在3300-3500 ka的古海洋环境相对暖湿，上层水体的生产力相对低。3030-3300 ka环境向冷干发展，冬季风的增强带来混合层的增厚和生产力的提高。其次，项目利用南海北部的沉积物捕获器提供的现生浮游有孔虫样品，首次定量了浮游有孔虫钙化水深变化对壳体记录季节性温度的影响，结果显示350-500 μm的G. ruber可能记录了最完整的表层海水温度信号。另外，项目汇编了印太暖池、热带东太平洋和亚热带南太平洋海区已发表的340组最近3万年以来的代用指标表层海水温度重建数据和7组次表层温度数据；结合暖池核心区KX22-4钻孔的热含量变化和气候瞬变模拟分析，揭示了热带太平洋与南大洋的热耦合在全球快速升温中起到的关键作用。综上所述，本项目一方面完成了对古海洋环境重建指标精确度的优化，另一方面对西太平洋过去的极暖期和快速升温期的气候变化规律进行了重点探索，为更好地理解和预测未来全球变暖提供了重要依据。