MIS 6期以来热带西太平洋上层水体pH和pCO2演变的气候—海洋控制

来源 :中国科学院大学(中国科学院海洋研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:coolgirl518
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浮游有孔虫B/Ca比值主要受控于海水pH,可作为重建过去碳酸盐化学的替代性指标,进而为探究地质历史时期大气pCO2和全球碳循环提供依据。然而,最近的研究表明,除已确定公式或方法的浮游有孔虫种外,浮游有孔虫B/Ca分配系数KD的主控因素是海水温度还是[CO32–]仍具有不确定性,溶解作用也可能会影响浮游有孔虫的B/Ca比值。为了提高我们对于浮游有孔虫B/Ca古海洋代用指标的理解,本文测量了热带西太平洋和南海表层沉积物样品中有孔虫Neogloboquadrina dutertrei和Pulleniatina obliquiloculata的B/Ca比值,修正了次表层种B/Ca比值与温度和[CO32-]的关系。此外,本文还测量了热带西太平洋MD06-3052孔浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber和次表层种N.dutertrei的B/Ca比值,结合已修正的次表层种B/Ca比值与温度和[CO32-]的关系,重建了热带西太平洋上层水体pH和pCO2,进而探究了热带西太平洋上层水体pH和pCO2的气候-海洋控制并分析了海洋在大气CO2冰期间冰期旋回中的作用。在分析研究区上层水体pH和p CO2的气候-海洋控制前,利用MD06-3052孔浮游有孔虫G.ruber的Cd/Ca比值变化研究及其与陆源物质输入、海水结构以及海洋初级生产力等重建结果对比,从营养物质来源和利用两方面,本文还探究了MIS 6期以来西菲律宾海表层营养物质水平演化及其控制因素,为研究区气候-海洋控制的探究打下基础。热带西太平洋和南海表层沉积物中浮游有孔虫N.dutertrei和P.obliquiloculata B/Ca比值的研究表明,随水深加深,所测属种B/Ca比值不受影响,即溶解作用对B/Ca比值影响不大。此外,所测属种B/Ca比值与底层水饱和度(Δ[CO32–])的相关性较弱,同样证实溶解作用对这两个属种的B/Ca比值影响很小。研究区N.dutertrei和P.obliquiloculata B/Ca比值与海水环境参数(如:温度、盐度、磷酸盐、DIC以及总碱度(ALK))的相关系数(R2)值不足以证明研究区内可用B/Ca比值作为环境参数的替代指标。而研究区N.dutertrei和P.obliquiloculata KD值与碳酸盐系统参数的显著相关性反映的是KD公式分母与这些变量之间的化学联系。基于表层沉积物校正,本文重建了热带西太平洋浮游有孔虫次表层种N.dutertrei KD与温度(T)的经验关系:KD(×1000)=-0.0689×T+2.83R2=0.660热带西太平洋表层海水pCO2主要响应于大气pCO2。诸如营养物质利用和生物泵作用等海洋生物地球化学过程、ENSO式热带过程以及AAIW/SAMW水团变化均可打破海气之间的平衡。MD06-3052孔浮游有孔虫G.ruber Cd/Ca比值的研究结果显示,MIS 6期以及MIS 5e期研究区吕宋岛来源的陆源物质输入增多,促使研究区营养物质增多,进而导致了研究区在该时期浮游有孔虫G.ruber Cd/Ca比值的升高。而海洋生物地球化学过程对于热带西太平洋表层海水pH和pCO2的研究显示,由于MIS 6期和MIS 5e期研究区营养物质增多,热带西太平洋表层海水生命过程中呼吸作用的强度大于光合作用,使得表层海水生成更多的CO2,打破海气之间平衡,导致海洋成为大气较强的碳源。热带西太平洋上层水体pH和pCO2受ENSO过程的影响,且上层水体响应于南大洋通风增强。El Ni?o态时,温跃层变浅,导致热带西太平洋上层水体pH降低和pCO2升高;La Ni?a态,则与之相反。南大洋流通状况增强时,促使增强的AAIW/SAMW将δ13C低值信号和大量的DIC输送至研究区,进而影响热带西太平洋上层水体碳酸盐系统。总之,冰期-间冰期尺度上,热带西太平洋海气之间的碳交换并不平衡,这与该区域现代过程的海气平衡不同。这主要是由营养物与生产力、ENSO式过程以及南大洋深部流通状况对热带西太平洋上层水体碳酸盐系统的影响所致。
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