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海气交换与海洋混合对冰期-间冰期南大洋温跃层海水碳同位素的控制

6、海洋地球科学 > 专题4：晚新生代大洋环流与碳循环

温跃层通过连接大洋深部与上层海洋，在全球碳循环中起枢纽作用，但关于大洋温跃层海水化学变化历史的重建工作很少。本文通过对比28个西南太平洋表层沉积物中浮游有孔虫深水种Globorotalia truncatulinoides (sinistral)的碳氧同位素与周围海水的物理化学特征，发现该种属能可靠地记录温跃层海水的碳同位素（δ13C）变化。同时，本文基于西南太平洋钻孔ODP 1123重建了过去26万年温跃层海水δ13C的时间序列。该记录与大气CO2碳同位素的变化非常相似，并与进一步的假设的海气交换热力学平衡定量估算的表层水δ13C呈现很好的正相关关系，指出在最近的整个冰期-间冰期时间尺度上，海气交换过程中的δ13C平衡是影响温跃层和南大洋表层海水δ13C非常重要的因素。另外， ODP 1123与相似纬度的东南大西洋钻孔MD02-2588的Globorotalia truncatulinoides碳同位素最近26万年的演化序列几乎重叠，除了最近三个冰消期比MD02-2588系统地偏正约0.5‰。这种相似性，且与南极绕极深水和中层水碳同位素在冰消期的趋同性指示了南大洋上涌温跃层海水δ13C的控制作用。另外，东南大西洋与西南太平洋Globorotalia truncatulinoides碳同位素在冰消期的差异主要是由大西洋在南大洋的上涌强度大于太平洋造成的。本文强调了强烈的海气交换导致南大洋与大气的连通性在冰期-间冰期尺度一直很好。