IODP 356航次最新研究成果——获得6百万年来澳大利亚古海温和洋流变化历史的新认识

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所属分类:研究成果
摘要

  作为印度洋—太平洋暖池系统的重要组分部分,印尼贯穿流(Indonesian Throughflow, ITF)和利文暖流(Leeuwin Current, LC)对澳大利亚西北地区的气候和海洋系统起着关键的作用。过往研究表明印尼贯穿流受构造活动影响,强度从上新世到更新世持续下降。而相比于印尼贯穿流,对利文暖流的研究仍相对薄弱,多数研究假定利文暖流和印尼贯穿流的强度是协同变化的,直接将印尼贯穿流的结论套用到利文暖流上面,因此可能造成错误解读。近期,国际著名地学杂志《Earth and Planetary Science Letters》以《Development of the Leeuwin Current on the northwest shelf of Australia through the Pliocene-Pleistocene period》为题在线发表了浙江大学地球科学学院何毓新副教授关于利文暖流的最新研究成果。研究团队利用IODP 356航次采集的U1461钻孔样品,进行了长链烯酮、GDGTs和甾醇等生物标志物的测试分析,重建了澳大利亚西北地区6百万年来古海温和古生产力的变化历史,对利文暖流的变化历史及其影响因素进行了重新限定。

  作为印度洋—太平洋暖池系统的重要组分部分,印尼贯穿流(Indonesian Throughflow, ITF)和利文暖流(Leeuwin Current, LC)对澳大利亚西北地区的气候和海洋系统起着关键的作用。过往研究表明印尼贯穿流受构造活动影响,强度从上新世到更新世持续下降。而相比于印尼贯穿流,对利文暖流的研究仍相对薄弱,多数研究假定利文暖流和印尼贯穿流的强度是协同变化的,直接将印尼贯穿流的结论套用到利文暖流上面,因此可能造成错误解读。近期,国际著名地学杂志《Earth and Planetary Science Letters》以《Development of the Leeuwin Current on the northwest shelf of Australia through the Pliocene-Pleistocene period》为题在线发表了浙江大学地球科学学院何毓新副教授关于利文暖流的最新研究成果。研究团队利用IODP 356航次采集的U1461钻孔样品,进行了长链烯酮、GDGTs和甾醇等生物标志物的测试分析,重建了澳大利亚西北地区6百万年来古海温和古生产力的变化历史,对利文暖流的变化历史及其影响因素进行了重新限定。

  研究结果表明,自1.2百万年以来,西澳大利亚沿岸的海表面温度(基于长链烯酮的Uk’37指标,图1)升高至与印度—太平洋暖池的海表面温度相当(图2),与全球的降温趋势形成显著对比。这种区域性变暖还伴随着初级生产力的降低和水体表底温差的升高(基于长链烯酮和GDGTs温度指标的差值)。这些现象表明了普遍的温暖、低盐度、缺乏营养的表层水的贡献,即利文暖流的增强(图1)。在4–1.2 百万年期间,印度—太平洋暖池和澳大利亚西北海岸之间的温度梯度较大,初级生产力也较高,表明利文暖流的强度较弱(相较于6–4 百万年和1.2–0百万年时期)。研究认为6–4百万年期间存在一定强度的利文暖流,但仍需要未来更多的工作来支撑这一论断。

IODP 356航次最新研究成果——获得6百万年来澳大利亚古海温和洋流变化历史的新认识

图1  6百万年来U1461站位海表面温度(a,基于Uk’37指标)、水柱温度(b,基于TEX86指标 )、水体表底温差(c,基于Uk’37和TEX86温度指标的差值)和初级生产力(d)变化历史。

IODP 356航次最新研究成果——获得6百万年来澳大利亚古海温和洋流变化历史的新认识

图2  5百万年来U1461钻孔与印度-太平洋暖池的海表面温度差值(a)、U1461钻孔的初级生产力(b)及其和过往研究重建的降水(c)、地表径流(d)和指标变化(d)的对比示意图

  1.2百万年来印尼贯穿流受构造活动的影响,强度较弱,因此,利文暖流在1.2百万年来的迅速增强挑战了过去认为的印尼贯穿流和利文暖流协同变化的观点。研究团队认为,利文暖流的增强主要受全球大气环流的影响。尽管1.2百万年以来,利文暖流的增强可能在间冰期为澳大利亚地区带来了额外的水分输入,但它并没有改变澳大利亚地区自上新世—更新世以来的长期干燥趋势。因此,澳大利亚地区的气候仍受控于印尼贯穿流和全球变冷导致的气候模式。

  论文的第一和通讯作者为浙江大学地球科学学院何毓新副教授,合作者包括中国科学院地球环境研究所王欢业副研究员和香港大学地球科学系柳中晖副教授。这项研究得到了中国大洋发现计划(IODP-China)、国家自然科学基金项目(编号41877332, 42073071)和第四届中国科协青年人才托举工程(2018QNRC001)的联合资助。

 

  文章信息: He, Y.*, Wang, H., Liu, Z., 2021. Development of the Leeuwin Current on the northwest shelf of Australia through the Pliocene-Pleistocene period. Earth and Planetary Science Letters 559, 116767.

 

IODP 356航次

撰稿:何毓新

编辑:张 钊