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    我國學者在赤道太平洋氣候演變研究方面取得重要進展

    日期 2019-04-12   來源:地球科學部   作者:李薇 冷疏影  【 】   【打印】   【關閉

      在國家自然科學基金項目(批準號:41525020,41776051,91428310)等資助下,同濟大學田軍團隊、香港大學柳中暉團隊及國際合作者在東赤道太平洋冷舌的地質演變方面取得重要進展。研究成果以“Eastern Equatorial Pacific Cold Tongue Evolution since the Late Miocene Linked to Extratropical Climate”(晚中新世以來與熱帶外氣候相關的東赤道太平洋冷舌演變)為題,于2019年4月3日在Science Advances(《科學進展》)上發表。論文鏈接:http://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaau6060。

      海水表層溫度(SST)和溫躍層深度的“蹺蹺板”式變化是東赤道太平洋冷舌(以下簡稱“東太冷舌”)與西赤道太平洋暖池(以下簡稱西太暖池)最顯著的特征,直接反映厄爾尼諾-拉尼娜氣候波動(圖1)。對東太冷舌形成過程的認識是理解厄爾尼諾-拉尼娜氣候波動地質演變的關鍵環節。過去對東太冷舌強度變化的研究主要基于溫躍層深度和兩個SST梯度參數,即赤道太平洋SST的緯向梯度和高-低緯太平洋SST的經向梯度。但基于上述參數指示的東太冷舌演變,不同的結果差異較大,導致學術界對東太冷舌的形成時間和發育機制尚無統一認識。總的來說,對其成因機制的解釋有兩種假說,一種用“溫躍層傳播機制”來解釋冷舌的形成,另一種觀點則認為巴拿馬海峽的逐漸關閉是冷舌形成的關鍵。

      田軍等對赤道太平洋現代過程的研究發現,東太冷舌與其毗鄰的東赤道太平洋暖池的SST梯度變化可以很好地反映厄爾尼諾-拉尼娜氣候波動。那么,這個SST梯度是否可以進而指示冷舌的發育狀態?田軍等利用國際大洋鉆探計劃的深海巖芯,重建了東太暖池邊緣區IODP U1337站8Ma以來的SST記錄,結合東太冷舌核心區ODP 846站的SST記錄,計算得到東太冷舌和東太暖池區的SST梯度記錄(圖2D),重現了8百萬年(Myr)以來東太冷舌的演變歷史。結果指出,8-4.3百萬年期間,兩站位的SST梯度(0.5-1.5°C)與1997/98年冬季(強厄爾尼諾時期)SST梯度值較接近(圖2D),表明冷舌處于較弱發育、甚至無發育的狀態;4.3百萬年之后,兩站位的SST梯度以~1°C/Myr的速度逐漸加強,于0.8 百萬年達到現代水平(~3.7°C),說明該階段是冷舌增強的主要階段,同時也是冷舌持續發育至現代水平的重要時期。根據前人的結果,東赤道太平洋溫躍層深度顯著變淺發生在5.5-4.0百萬年期間(圖2E),在時間上與冷舌發育不符,說明溫躍層變化不應是冷舌發育的充分條件。東太冷舌和東太暖池的SST梯度與太平洋中、高緯SST變化緊密關聯,也能反映東、西赤道太平洋的SST緯向梯度變化。研究指出,東赤道太平洋溫躍層變化反映了巴拿馬海峽的閉合,它是冷舌形成的前提條件。在“溫躍層傳播機制”下,高緯度降溫是冷舌持續發育至現代狀態的根本因素。

    圖1 現代太平洋海水表層溫度(SST)分布和研究站位

    圖2 東赤道太平洋冷舌發育與太平洋其它高低緯海域海水表層/次表層溫度的關系。A、IODP U1337站底棲有孔蟲氧穩定同位素記錄;B、以ODP846站和ODP1208站為代表的中低-緯海水表層溫度梯度變化;C、以ODP846站和ODP806站為代表的東-西赤道太平洋海水表層溫度梯度變化;D、冷舌強弱變化(?SSTU1337-846);E、ODP849站和ODP1241站海水次表層溫度;F、巴拿馬海道西側ODP851站和東側ODP999站浮游有孔蟲氧穩定同位素差值,以及ODP999站海水次表層溫度




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