上新世-更新世过渡期西太平洋暖池ENSO式变化及其对北半球大冰期成因的启示

The Pliocene-Pleistocene transition is an important turning point with the climate event Northern Hemisphere glaciation (NHG). However it is still unclear about the formation mechanism of NHG. As the main source of global heat and water vapor, the western Pacific warm pool (WPWP) may affect global climate through the El niño-Southern Oscillation (ENSO) phenomenon. While the role of the ENSO-like process during the formation period of NHG still remain debate. Our study are based on sediments from Site U1490 retrieved during the International Ocean Discovery Program (IODP) Expedition 363 in the northern core area of WPWP. In this project, temperature, salinity and structure of upper water in the WPWP are reconstructed over the Pliocene-Pleistocene transition, by applying the oxygen and carbon stable isotope and Mg/Ca measurement of surface and thermocline dwelling planktonic foraminiferal species. Furthermore, we ascertain the historical evolution of the ENSO-like process and whether it played an important role in the formation of NHG.

上新世-更新世过渡期是全球气候变化的重要转折时期，其间最重要的气候事件为北半球大冰期（NHG）的形成，但其成因机制仍不明确。西太平洋暖池作为全球热量和水汽的主要源区，通过厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）等现象能够影响全球气候变化。而西太平洋暖池的ENSO式模态是否在NHG形成中发挥重要作用仍存在争议。本项目拟选取国际大洋发现计划（IODP）第363航次在西太平洋暖池核心区北部获取的U1490站沉积岩芯为研究材料，通过分析浮游有孔虫表层种和温跃层种壳体的氧碳同位素和Mg/Ca比值，重建上新世-更新世过渡期西太平洋暖池的上层水体温度、盐度和上层水体结构等的演化历史，查明西太平洋暖池的ENSO式变化情况，明确其是否在NHG形成中扮演重要角色。

西太平洋暖池作为全球热量和水汽的主要源区，通过厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）等现象能够影响全球气候变化。而西太平洋暖池的上层水文演化是否在上新世-更新世全球气候重要变化阶段发挥重要作用仍存在争议。本项目选取国际大洋发现计划（IODP）第363航次在西太平洋暖池核心区北部获取的U1490站沉积岩芯为研究材料，通过分析浮游有孔虫表层种和温跃层种壳体的氧碳同位素和Mg/Ca比值，重建了西太平洋暖池的上层水体温度、盐度和上层水体结构等的演化历史。研究发现，热带西太平洋北部温跃层海水温度和盐度具有显著的斜率周期，这一现象可能与高斜率条件下，低纬海区向高纬海区热量传输减少，同时温暖的北太平洋热带水对研究区影响增强有关。在冰期-间冰期尺度上，研究区温跃层冰期时加深，这一变化以类ENSO式变化和东亚冬季风演变为媒介，受到北半球高纬气候变化，如冰盖厚度的驱动。此外，对上新世表层生产力和营养跃层演变历史的重建，发现上新世营养跃层与表层生产力具有很好的协同变化，并响应中美洲水道关闭和印尼海道收缩及北半球大冰期的形成。上述研究成果填补了热带西太平洋相关研究记录的缺失，为西太暖池演化与全球气候变化关联的研究提供了参考。