上新世暖期南海北部上层海水pCO2变化及其影响因素

In recent years, observation data reveal that although atmospheric CO2 concentration continues to rise rapidly, global warming trend nearly stopped. The internal relationship between temperature (hydro-thermal cycle) and atmospheric CO2 (carbon cycle) of the earth’s climate system is not completely understood. The Pliocene warm period (~3-5 Ma) is the most recent persistent long-term warm period in geological history. Reconstructions of marine carbon cycle and seawater temperature history will help us to better predict the evolution pattern of the future climate change. Based on the sediment core at IODP site U1501C from the northern South China Sea, our study intends to reconstruct the pCO2 and temperature records of surface-subsurface waters at the orbital to millennial time-scales by planktonic foraminiferal B/Ca and Mg/Ca, respectively. By comparing these records with those of the late Quaternary (characterized by typical glacial-interglacial cycle), our study tries to explore the response mechanisms of seawater pCO2 to temperature under different climate conditions and provide a clue for predicting the future climate change under the background of global warming.

近年来观测数据显示，虽然大气CO2浓度持续快速上升，但是全球变暖趋势近乎停滞，地球气候系统中温度（水热循环）和大气CO2（碳循环）之间的内在联系仍存许多未知。上新世暖期（约3-5 Ma）是地质历史时期距今最近的一个持续性暖期，恢复该时期的海洋碳循环以及海水温度演化特征，有助于我们更好地预测未来气候的演变趋势。本项研究以南海北部大洋钻探U1501C站为研究对象，利用浮游有孔虫B/Ca、Mg/Ca指标方法，定量重建上新世暖期南海北部轨道尺度至千年尺度的上层海水pCO2、温度记录，并与晚第四纪相关记录（具有显著冰期-间冰期旋回特征）进行比较，尝试挖掘在不同气候背景下海水pCO2对于温度的响应机制，为预测全球变暖趋势下的未来气候变化提供线索。

第四纪以来，地球气候系统经过~1.6 Ma大洋环流重组、中更新世气候转型（MPT）和中布容事件（MBE）等气候变化，最终形成了晚第四纪显著的以~100 ka为周期、快速冰消和逐渐冰进为特征的冰期-间冰期旋回。热带气候驱动，尤其赤道太平洋次表层海水温度变化在ENSO波动中起着先导性作用。南海既受到东亚季风系统的主控作用，又受低纬气候波动影响，其上层海水结构的变化具有重要的科研意义。.本次研究分析了位于南海北部的IODP U1501站C孔（18°53.09′N，115°45.95′E，水深2846 m）上部66 m沉积物中的浮游有孔虫氧碳稳定同位素和Mg/Ca比值，重建了第四纪~2.5 Ma以来南海北部上层水体温度记录。利用底栖有孔虫氧同位素建立了该站位1.5 Ma以来较高分辨率以及浮游有孔虫Globigerinoides ruber氧同位素建立1.5-2.5 Ma轨道尺度分辨率的氧同位素年龄框架，利用表层水种G. ruber和次表层水种Pulleniatina obliquiloculata稳定氧（分别为δ18OG、δ18OP）、碳同位素（分别为δ13CG、δ13CP）和Mg/Ca比值，重建了2.5 Ma以来南海北部上层海水温度结构和生物生产相关过程的演变特征，并对比了北半球中、低纬太平洋表层海水温度（SST）记录，探讨了南海上层水体温度结构对中、低纬经向和纬向温度的梯度(ΔSSTmeridional和ΔSSTzonal)轨道时间尺度变化的响应。