近日，南方科技大学海洋科学与工程系海洋磁学中心刘青松讲席教授团队在末次冰期旋回以来太平洋深海环流演化及其对全球碳循环影响的研究中取得重要进展。研究成果以“Response of atmospheric CO2 changes to the Abyssal Pacific overturning during the last glacial cycle”为题，在地球科学领域国际学术期刊Global and Planetary Change上发表。
海洋环流对温度、碳和营养物质再分配过程中的控制作用，被认为是地球气候系统中关键的反馈过程之一。南大洋作为全球海洋重要的上涌中心，通过南大洋上升流作用将富含 CO2 和营养物质的深水传输到表层海洋，被普遍认为是冰期旋回期间大气 CO2 变化的重要调控机制。近年来，越来越多的证据表明，仅南大洋过程难以解释冰芯中的大气 CO2记录，两极海区的共同作用亦需考虑。然而，作为地表系统最大的碳储库，太平洋在全球碳循环过程中扮演的角色及机制仍不清楚，主要原因在于钙质沉积溶解所造成的古海洋信息缺失和沉积年龄框架难以确定。
南海是西北太平洋最大的边缘海，它通过唯一的深水通道——吕宋海峡（~2400m）与太平洋相连，成为研究过去太平洋深海环流演化的理想区域（图1）。因此，南方科技大学海洋磁学研究中心团队利用南海南部深水钻孔 B9 的氧化还原敏感元素和底栖 δ13C 测试分析，恢复了末次冰期旋回以来南海深层水（SCSDW）水团性质和通风条件。
研究团队通过南北太平洋不同水团 δ13C 堆栈曲线在空间上梯度变化和深海氧化历史记录，揭示了冰期太平洋深海通风减弱，翻转环流减缓，并促进深海呼吸碳库的积累（图2）。其中，间冰期活跃的深海翻转环流可能为北太平洋的碳释放提供额外的碳转移途径，并导致亚北极太平洋表层生产力的勃发。特别在地球倾角影响下南大洋上升流与大气 CO2 解耦期间，北太平洋过程可能对大气 CO2变化起到更为重要的作用。因此，研究工作强调了太平洋-南大洋两极过程在全球碳循环中的协同作用，这为更全面地理解全球碳循环变化提供了新视角。
南方科技大学海洋科学与工程系博士生张亚南为论文第一作者，刘青松、南海所黎刚研究员为共同通讯作者，南方科技大学为论文第一单位。该研究得到国家自然基金、国家重点研发计划、中科院南海所专项基金及同济大学海洋地质国家重点实验室的资助。
信息来源 | 南科大官网
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