MIS10以來(lái)西太平洋暖池核心區(qū)上部水體演化及其與古ENSO和ITCZ的關(guān)系

【摘要】：通過對(duì)位于西太平洋暖池核心區(qū)的ontong Java海臺(tái)KX97322-4巖心(00o01.73'S,159o14.66'E,水深2362 m,巖心長(zhǎng)度6.3 m)不同生境下多種浮游有孔蟲殼體的穩(wěn)定同位素分析、Mg/Ca古溫度和海水δ18O(δ18Osw)的重建等,揭示了過去36萬(wàn)年來(lái)冰期旋回中西太平洋暖池(WPWP)核心區(qū)上部水體結(jié)構(gòu)的演化歷史及其與ENSO-like和熱帶輻合帶(ITCZ)變化的關(guān)系。浮游有孔蟲(Globigerinoides ruber、Globigerinella aequilateralis和Neogloboquadrina dutertrei)殼體Mg/Ca古溫度重建結(jié)果表明WPWP核心區(qū)過去36萬(wàn)年來(lái)不同水層的溫度演化具有明顯的冰期旋回特征。LGM時(shí)海表溫度(SST)相比于晚全新世低2.9±0.7℃。SST在冰消期與浮游δ18O變化近于同步,但超前于底棲δ18O變化(2~3 kyr)。在間冰期WPWP可能存在一個(gè)SST閾值(~29℃)控制著過去全球冰體積的改變。間冰期降溫階段SST下降速度明顯快于δ18O的變化,此時(shí)存在一個(gè)冰體積開始快速增長(zhǎng)的閾值,而在冰期結(jié)束時(shí)并沒有發(fā)現(xiàn)這種閾值的存在,SST可能并不是進(jìn)入間冰期的直接驅(qū)動(dòng)。在MIS 6期,WPWP的SST和δ18O反向變化表明,冰期相對(duì)較高的SST有利于熱帶向兩極水汽的輸送以促進(jìn)兩極冰川的建造。冰期旋回中WPWP次表層水溫(sub-SST)變化比表層更加劇烈,sub-SST在冰消期之前就先于SST變暖,且明顯超前于δ18O變化。頻譜分析表明WPWP過去SST變化主要受控于熱帶過程,而sub-SST主要受高緯過程控制。東西赤道太平洋SST對(duì)比和WPWP的垂向溫度梯度變化表明,在SST變化相對(duì)穩(wěn)定的冰期,熱帶太平洋處于La Ni?a-like狀態(tài),Walker和Hadley環(huán)流同步增強(qiáng)。而在SST快速變化時(shí)期(如間冰期的快速降溫階段和冰消期),熱帶太平洋處于El Ni?o-like狀態(tài)。在WPWP的次表層,ENSO-like主要體現(xiàn)在鹽度信號(hào)上,sub-SST先通過影響障礙層的變化從而影響表層水體溫度和鹽度的變化。熱帶太平洋可通過ENSO-like過程調(diào)節(jié)熱和水汽向中高緯的輸送,從而驅(qū)動(dòng)過去冰期旋回中的冰體積變化。由于δ18Osw與鹽度呈線性正相關(guān),δ18Osw的冰期偏重和間冰期偏輕反映了WPWP過去上部海水鹽度的變化。研究結(jié)果表明,次表層水體的鹽度變化范圍比表層水體大。通過垂向鹽度變化幅度的對(duì)比,推測(cè)冰期La Ni?a-like狀態(tài)時(shí)WPWP核心區(qū)存在障礙層,而間冰期El Ni?o-like狀態(tài)時(shí)缺乏顯著的障礙層。表層海水δ18Osw-iv的變化指示,WPWP核心區(qū)的降雨明顯受控于ENSO-like過程及與之相伴生的ITCZ的位移,且和東亞夏季風(fēng)降雨變化負(fù)相關(guān)。熱帶太平洋ENSO-like過程影響WPWP核心區(qū)降雨變化的幅度,控制WPWP水汽平衡,并影響ITCZ的移動(dòng)和變化幅度,進(jìn)而與東亞夏季風(fēng)降雨相系,ENSO-like過程對(duì)ITCZ起著內(nèi)部系統(tǒng)調(diào)諧的作用。過去36萬(wàn)年來(lái),WPWP核心區(qū)上部水體的生物地球化學(xué)過程也經(jīng)歷了相應(yīng)的演化過程。該海區(qū)生產(chǎn)力冰期高于間冰期,冰期δ13C低值可能源自南大洋冰期中層水對(duì)熱帶次表層水的入侵。冰消期浮游和底棲有孔蟲的δ13C差值(Δδ13Cp-b)存在極低值,對(duì)應(yīng)著δ13C寬幅低值事件,但早于間冰期生產(chǎn)力低值期,可能源于該時(shí)期深水通風(fēng)的加強(qiáng)或中深層水的上涌。冰消期El Ni?o-like時(shí)WPWP溫躍層上升,東赤道太平洋溫躍層降低,生物泵作用減弱,但加強(qiáng)的深部上涌釋放大量CO2使得全球進(jìn)入暖期。 【關(guān)鍵詞】：西太平洋暖池 SST閾值 障礙層 溫躍層 上層水體結(jié)構(gòu) ENSO-like ITCZ
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(海洋研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P736.22
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-9
• Abstract9-14
• 第一章 引言14-37
• 1.1 選題背景及意義14-15
• 1.2 西太平洋暖池區(qū)研究進(jìn)展15-25
• 1.2.1 ENSO過程17-22
• 1.2.2 熱帶輻合帶（ITCZ）22-25
• 1.3 西太平洋暖池區(qū)古海洋學(xué)研究進(jìn)展及存在問題25-36
• 1.3.1 WPWP在過去氣候變化中的角色25-27
• 1.3.2 LGM時(shí)期熱帶太平洋的氣候狀態(tài)27-28
• 1.3.3 冷暖期與不同ENSO-like狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系28-30
• 1.3.4 ITCZ與熱帶太平洋水文變化30-32
• 1.3.5 地球軌道參數(shù)對(duì)氣候變化的影響32-36
• 1.4 主要研究目標(biāo)36-37
• 第二章 區(qū)域地質(zhì)與環(huán)境37-49
• 2.1 ontong Java海臺(tái)區(qū)域地質(zhì)特征37-38
• 2.2 西太平洋暖池核心區(qū)水文特征38-46
• 2.3 西太平洋暖池核心區(qū)氣候特征46-49
• 第三章 研究材料和方法49-58
• 3.1 研究材料49
• 3.2 研究方法49-58
• 3.2.1 微體古生物樣品處理49-50
• 3.2.2 有孔蟲鑒定統(tǒng)計(jì)50
• 3.2.3 年齡框架50-52
• 3.2.4 有孔蟲穩(wěn)定氧碳同位素分析52-54
• 3.2.5 浮游有孔蟲Mg/Ca比值分析54-57
• 3.2.6 頻譜分析57-58
• 第四章 研究結(jié)果58-81
• 4.1 浮游有孔蟲群落組合58-63
• 4.2 有孔蟲殼體氧同位素63-66
• 4.3 有孔蟲殼體碳同位素66-70
• 4.4 浮游有孔蟲Mg/Ca70-73
• 4.5 上層水體古溫度73-78
• 4.6 上層水體古鹽度78-81
• 第五章 西太平洋暖池核心區(qū)上層水體結(jié)構(gòu)演化81-125
• 5.1 表層海水溫度演化81-87
• 5.1.1 冰體積變化的熱帶SST閾值81-85
• 5.1.2 MIS 6 時(shí)期SST與 δ18O變化異常85-87
• 5.2 次表層水溫度演化87-97
• 5.2.1 溶解事件影響92-94
• 5.2.2 溫躍層變化94-97
• 5.3 障礙層97-106
• 5.3.1 障礙層定義97-98
• 5.3.2 障礙層作用98-103
• 5.3.3 過去障礙層重建103-106
• 5.4 冰消期赤道太平洋中深層上涌106-123
• 5.4.1 冰消期 δ13C寬幅低值事件112-114
• 5.4.2 冰消期 Δδ13Cp-b低值114-119
• 5.4.3 古生產(chǎn)力證據(jù)119-123
• 5.5 小結(jié)123-125
• 第六章 熱帶太平洋ENSO-LIKE變化125-138
• 6.1 冰期時(shí)的La Ni?a-like狀態(tài)125-127
• 6.2 過去 360 kyr來(lái)緯向與經(jīng)向SST梯度的協(xié)變性127-129
• 6.3 快速變化期時(shí)的El Ni?o-like狀態(tài)129-131
• 6.4 垂向溫度差值的證據(jù)131-137
• 6.5 古生產(chǎn)力證據(jù)137
• 6.6 小結(jié)137-138
• 第七章 暖池核心區(qū)36萬(wàn)年來(lái)降雨變化138-146
• 7.1 暖池核心區(qū) 360 ka以來(lái)水文變化138-141
• 7.2 暖池核心區(qū)水文變化機(jī)制141-144
• 7.3 小結(jié)144-146
• 第八章 結(jié)論146-147
• 作者簡(jiǎn)歷147
• 論文發(fā)表情況147-148
• 參考文獻(xiàn)148-172

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