南极罗斯海扇区晚第四纪的古海洋与古气候演变历史及其对全球气候变化的响应

Based on the relationship between studied results in the microfossils, oxygen and carbon isotopes, Mg/Ca ratio, sedimentology, geochemistry from surface sediments and marine environmental parameters taken from the Chinese Antarctic Expeditions, multiple proxies indicated marine environmental changes can be established. As a result, late Quaternary chronologic stratigraphy and paleoenvironment section can be built on the integrated researches of the Ross Sea core samples. The multiple proxies are used to investigate systematically the paleoceanographic and paleoclimatic changes, including the marine and atmospheric response and feedback to ice sheet/shelf extension and melting, the sea ice evolutionary history, surface to bottom waters, paleoproductivity and nutrient matter records. Paleoclimatic records from the ice cores are compared with those from the Ross sea, which are served to investigate the evolutionary process of the Ross Sea during the late Quaternary and its response and feedback to the Antarctic ice sheets, understanding and recognizing its driving mechanism and influence on the global climate change, and revealing the Ross Sea importance in the global climate change.

根据中国31-33次南极科学考察在罗斯海扇区所采取的表层样中微体生物化石，氧碳同位素，镁/钙比值，以及沉积学和地球化学分析结果与海洋环境参数之间的关系研究，建立指示海洋环境变化的多种替代性指标。在此基础上，通过罗斯海扇区岩芯样的综合研究，建立晚第四纪高分辨率的地层年代与古环境序列剖面，从中系统提取古海洋与古气候的演变信息。用多种替代性指标进行古海洋与古气候的系统分析，研究冰期旋回中区域冰盖和罗斯冰架的扩张与消融的海洋与气候效应，海冰的演化历史，表层水-底层水，以及古生产力与营养物质的演化记录。对比南极冰芯与罗斯海扇区的古气候记录，探讨罗斯海的演变过程及其对南极冰盖的响应与反馈，理解和认识其演变的动力机制及其对全球气候变化的影响，揭示罗斯海在全球气候变化中的重要性。

本项目按研究计划完成了中国第31至33次南极科学考察在南极罗斯海扇区采集的38个表层样和4个岩芯样品的生源组分和陆源组分等各项指标的分析。按研究目标完成了各项指标与海洋环境参数之间的比较，获得了指示海洋环境与冰盖/冰架变化的替代性指标；建立了中晚更新世以来高分辨率的地层年代与古环境序列剖面，用多种替代性指标进行了古海洋与古气候的系统分析；得出5个方面的认识：1、罗斯海表层样中放射虫4个属种组合的研究结果分别指示了南极表层水，高生产力的季节性海冰环境，高硅酸盐浓度浅水环境和变性绕极深层水环境。2、罗斯海陆架西北部JOIDES海槽JB06岩芯样品中底栖有孔虫化石组合Q型因子分析结果表明，末次冰期以来底栖有孔虫组合的变化指示了罗斯冰架的扩张与消融的变化历史。3、罗斯海陆架JB06和普里兹湾P-2岩芯的高分辨率XRF元素扫描、ICP-MS以及粒度研究发现，ln(Zr/Rb)与可分选粉砂含量（SS%）随岩芯深度的变化趋势一致，而存在底流分选时，ln(Zr/Rb)能够记录底流的相对强弱变化，从而ln(Zr/Rb)可用于估计SS%和SS均值的变化量。4、综合罗斯海外西北部R22岩芯和多个太平洋扇区岩芯的冰筏碎屑指标对比显示，晚更新世以来，冰山排泄事件主要集中出现在冰盛期-冰消期阶段，在边缘开阔海区形成大规模冰山排泄事件；间冰期冰架后退至陆架，开阔海区冰筏碎屑沉积减少。5、东南极普里兹湾P1-2岩芯各项指标的研究发现，冰期较低的AABW形成速率和较弱的跨密度混合强度增加了南大洋深部水体分层，有利于冰期大气二氧化碳的降低；冰消期AABW形成速率提高，深部跨密度混合也增强缓和了深部水体分层，促进大洋深部的二氧化碳向大气释放；兰伯特冰川的动力学行为与全球冰量变化在冰期旋回尺度上一致，说明该冰川体系对海洋因素的驱动响应敏感，而在高海平面时期，该冰川的撤退与当地夏季太阳辐射的高值对应。