“青托人才”工作进展 :西澳大利亚古海温和洋流变化历史重建新认识

  

  作为印度洋-太平洋暖池系统的重要组成部分,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作用。过往研究主要集中在印尼贯穿流,主要发现印尼贯穿流受构造活动影响,其强度从上新世到更新世时期持续下降。而目前对利文暖流的研究仍较薄弱,主要假定利文暖流和印尼贯穿流是协同变化的,然后将印尼贯穿流的结论简单应用到利文暖流上面,因此可能造成错误解读。 

  最近,浙江大学何毓新副教授研究团队利用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分析,重建了澳大利亚西北地区6 Ma来的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。 

  1. IODP 356航次在澳大利亚西海岸U1461站位示意图以及相关洋流信息

  长链烯酮的Uk’37指标显示(图2),距今1.2 Ma以来,西澳大利亚沿岸的海表面温度升高至与印度-太平洋暖池的海表面温度相当(图3),与全球的降温趋势形成显著反差。而长链烯酮和GDGTs温差指标显示,区域性变暖伴随着初级生产力的降低和水体表底温差的升高,这表明了温暖、低盐度、缺乏营养的表层水的贡献,即反映了利文暖流的增强(图2)。在距今4 ~1.2 Ma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,初级生产力较高,表明利文暖流的强度较弱。综合研究认为,在距今6~4 Ma期间存在一定强度的利文暖流。 

  2  6MaU1461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’37TEX86温度指标的差值)和初级生产力(d)变化历史 

  该研究发现,利文暖流在1.2 Ma来的增强模式,并受全球大气环流的影响。目前普遍认为,受构造活动的影响,距今1.2 Ma的印尼贯穿流较弱,因此利文暖流增强的新发现,打破了印尼贯穿流和利文暖流协同变化的传统观点。尽管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降水,但该地区自上新世-更新世以来仍处于长期干燥。因此,澳大利亚的气候模式仍受控于印尼贯穿流和全球变冷。 

  3 5MaU1461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 

  这项研究受第四届中国科协青年人才托举工程项目资助,发表在《Earth and Planetary Science Letters》。第一作者何毓新为浙江大学地球科学学院副教授,主要从事沉积有机质地球化学的基础及其应用研究,以沉积有机分子同位素地球化学技术为基础,致力于湖泊古环境变化的重建和表生环境地球化学过程。2018年,何毓新受我会推荐获得青年人才托举工程计划资助。中国科协青年人才托举工程项目,重点支持32岁以下的青年科技人才自主进行科研,为他们潜心研究提供更有力的保障,激励青年科技人才树立科学精神、培养创新思维、挖掘创新潜能、提高创新能力,在继承前人的基础上不断超越。 

  【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. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.116767