我院胡镕博士等在冰期-间冰期太平洋深水环流研究中取得新进展

发布者:庞宝鑫发布时间:2018-11-16浏览次数:10


最近,《自然通讯》(Nature Communications)在线发表了我院胡镕博士等的研究论文“Neodymium isotope evidence for glacial-interglacial variability of deepwater transit time in the Pacific Ocean(钕同位素揭示的冰期-间冰期太平洋深水转运时间的变化)”。这项成果以浮游有孔虫壳体钕(Nd)同位素为主要研究手段,从新的角度出发,利用空间上Nd同位素记录的变化梯度首次定量重建了距今16万年以来的太平洋深水转运时间,揭示了冰期-间冰期太平洋深水环流与大气二氧化碳浓度变化的关系,是古海洋古气候领域的一项重要研究进展。

太平洋深水是地球表层系统中最大的可与大气交换的碳库。在冰期-间冰期时间尺度上,我们对太平洋深水环流的变化历史和它对大气二氧化碳浓度的影响知之甚少。浮游有孔虫表面铁锰氧化物组分的Nd同位素(以下简称有孔虫Nd同位素)是示踪深水环流的常用指标。基于该载体的太平洋深海沉积物表层样与海水Nd同位素组成的吻合度相当高,说明了这个载体在太平洋的适用性,能够记录太平洋深水的Nd同位素组成。同时,有孔虫Nd同位素与海水磷酸盐浓度的强相关性揭示了Nd同位素组成在太平洋深水的分布主要是来自南大洋的贫143Nd的水团在向北运移的过程中逐渐被上部海洋颗粒下沉矿化释放富143Nd的信号所改造而成(Hu et al., 2016, EPSL 447, 130-138)。因此,空间上Nd同位素的梯度变化与太平洋深水转运时间密切相关。通过汇总现有的过去16万年太平洋有孔虫Nd同位素记录,胡镕博士及其合作者归纳出空间上两种不同类型的Nd同位素演化模式。位于水深3 km左右的西南太平洋和东赤道太平洋的Nd同位素记录的差异在冰期明显减小,反映了太平洋深水环流加快。不同于大西洋冰期深水碳库的增加可能主要是由深水环流变缓所致,冰期太平洋深水环流的特征表现为比间冰期速度变快而通风更差。因此,他们推断冰期太平洋深水碳库扩大的主要驱动机制与大西洋不同,可能为生物泵效率增强和高纬海气交换减少等。

这项研究得到国家重点研发计划项目(2016YFA0600503)、英国环境研究委员会(NERC)、中国博士后科学基金(2017M620201)和国家留学基金等联合资助,论文的第一作者和通讯作者为胡镕博士,她现在是我院博士后研究人员,从事地球环境演化的研究。

间冰期-冰期太平洋环流模式对比

论文链接: https://www.nature.com/articles/s41467-018-07079-z