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末次冰消期全球升温机制研究取得重要进展
2022-09-22 | 编辑: | 【

末次冰消期是距今最近的一次全球大升温期,对其升温机制的研究有助于更好地理解和预测未来的全球变暖趋势。现代观测显示,全球因温室变暖而产生的过量的热有近四分之三被南大洋所吸收,并通过翻转环流向北潜沉输送到了海洋内部。热带西太平洋暖池作为全球最大的热机,它与南大洋之间的热耦合过程在全球的气候变化中发挥着重要作用。但是,这种海气遥相关过程在末次冰消期全球升温过程中所扮演的角色尚不清晰。

近期,中国科学院南京地质古生物研究所的俞宙菲博士,与河海大学、自然资源部第一海洋研究所、中国科学院海洋研究所、同济大学、中国地质大学(武汉)、德国基尔大学等同行合作,汇编了印太暖池、热带东太平洋和亚热带南太平洋海区已发表的340组最近3万年以来的代用指标表层海水温度重建数据(包括浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体Mg/Ca温度和UK’37温度)和7组次表层温度数据(图1);并利用暖池核心区KX22-4钻孔中多属种浮游有孔虫的Mg/Ca比值分析,重建了3万年以来西太暖池的热含量变化。相关研究成果于2022917日在线发表于国际知名期刊《自然通讯》(Nature communications)上。

本次研究结合气候瞬变模拟分析显示:(1)热带太平洋在末次冰期处于类厄尔尼诺的状态,冰消期时热带太平洋表层水的纬向温差增大,呈现出类拉尼娜的热状态,在进入全新世后再次向类厄尔尼诺转变,而这种轨道尺度上类厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)状态的转化主要受岁差的调控(图2);(2)现代28°C暖池出现于大约一万两千年前,对应岁差极小值和类拉尼娜态最鼎盛状态,同时,暖池的热含量也达到最大值,其范围在此后开始显著扩张;(3)西太暖池与东赤道太平洋和西南太平洋位于南大洋翻转环流路径上的次表层水温度在冰消期的升温时间约为22 ka,对应于暖池热含量的升高与岁差极大值,而超前于表层海水温度变化(图3),可能源于冰消期南大洋将积累的过量热通过浅层翻转环流的向北输送。强化的热带升温促进了冰消期类ENSO态的转变和全球的快速升温。

本研究得到国家自然科学基金和山东省海洋科学与技术试点国家实验室(青岛)专项资金的资助。

论文信息:Shuai Zhang, Zhoufei Yu*, Yue Wang, Xun Gong, Ann Holbourn, Fengming Chang, Heng Liu, Xuhua Cheng, Tiegang Li*. Thermal coupling of the Indo-Pacific warmpool and Southern Ocean over the past30,000 years. Nature communications 13, 5457(2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-33206-y.


1 研究所使用的站位图(蓝色圆点为表层水温度记录站位、黄色五角星为次表层水温度记录站位、红色五角星为热含量记录的KX22-4钻孔位置)


2 3万年以来印太暖池热变化与类ENSO状态变化


3 末次冰消期西太平洋暖池与南大洋之间的热耦合


 
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