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《中国海洋大学》 2012年
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低讳度东太平洋地区(Soledad Basin)不同时间尺度生态环境演变记录及控制机制

丁玲  
【摘要】:作为北太平洋东边界流的加利福尼亚流(California Current,CC)是北太平洋环流的主要组成部分,其所控制的北太平洋东部不同纬度地区的生态环境对气候变化的响应存在着区域差异性。相对于中纬度的东太平洋加利福尼亚流系统(California CurrentSystem,CCS)而言,低纬度地区不仅受到高纬度地区气候变化与沿岸上升流的影响,更受到赤道太平洋ENSO现象的影响,这些因素使得东太平洋低纬度地区的生态环境变化呈现出复杂性。但是由于缺少高分辨的、长期连续的观测数据,限制了对于该地区生态环境演变规律及控制机制的研究。本论文主要利用长链烯酮不饱和度U_(37)~(K~1)指标和多参数生物标志物的方法,重建了位于低纬度东太平洋Baja California沿岸地区的Soledad Basin在短时间尺度(类年际分辨率,过去150yrs,Core2A/2B岩心)和长时间尺度(百年尺度分辨率,过去14kyr,MV99-GC41/PC14岩心)的海水表层温度(SST)、海洋浮游植物生产力及其群落结构的变化,探讨了低纬度东太平洋地区(Soledad Basin)生态环境的演变规律及控制机制。 U_(37)~(K~1)指标重建的Soledad Basin过去150年类年际分辨率的海水表层温度在19.3-21.6°C之间变化,平均值为20.8°C。1940s以前,U_(37)~(K~1)-SST变化幅度较小并普遍高于平均值,而自1950A.D.开始,SST表现出1°C左右变化幅度的多个年代际波动现象。长链烯酮含量显示出年际-年代际波动,而菜子甾醇和甲藻甾醇含量在1950A.D.之前波动幅度很小,之后变化幅度增大。菜子甾醇、甲藻甾醇的含量与长链烯酮含量在1950A.D.以后显示出相反的变化。通过与器测温度记录相比显示,对Soledad Basin而言,利用U_(37)~(K~1)指标重建的SST最能反映的是年平均海水表层温度,并不存在明显的季节性偏差。1950A.D.以后,由于受到沿岸上升流强度的年代际波动增强影响,Soledad Basin的U_(37)~(K~1)-SST记录显示出幅度在1°C左右的年代际波动。硅藻、甲藻的生产力与颗石藻生产力在1950A.D.以后出现相反的年代际波动,其中硅藻、甲藻高值对应低温而颗石藻高值对应高温。浮游植物生产力和群落结构的这种年代际波动同样是由沿岸上升流强度的年代际波动所控制的,上升流增强,温度下降,营养盐增加,硅藻、甲藻生产力相对贡献增加而颗石藻生产力相对贡献减少。而在1940s以前,沿岸上升流强度整体相对较弱,导致了SST的变化幅度较小且普遍相对较高,同时真光层低的营养盐含量,颗石藻竞争优势提高,是生产力的主要贡献者,而硅藻和甲藻与颗石藻生产力的变化相似但波动幅度不明显。这些结果表明了Soledad Basin的生态环境在1950A.D.之前与之后的两个不同时期可能发生了改变,而且影响年代际温度变化的机制存在有差异。研究结果与文献中提出的沿岸上升流近期变化一致,就是过去几十年全球变暖导致Soledad Basin海区上升流强度增加。因此,在年际-年代际时间尺度上,当地的沿岸上升流过程是影响Soledad Basin生态环境变化的主要机制。 Soledad Basin过去14kyr百年尺度分辨率的U_(37)~(K~1)-SST记录显示B-A暖期(B lling-Allerod)和YD (Younger Dryas)冷期的最大温差为2.3°C,自YD至全新世时期温度总体呈现上升趋势(平均上升1.3°C),但在全新世时期没有明显的变化趋势。生物标志物含量(菜子甾醇,甲藻甾醇和长链烯酮)在B-A和YD时期并没有显著变化,而自YD时期至全新世时期菜子甾醇、甲藻甾醇和长链烯酮的含量明显增加,同时菜子甾醇/长链烯酮的比值增大。生物标志物含量在中-晚全新世时期变化频率增大,长链烯酮含量先降低后增加。过去14kyr,Soledad Basin显示有明显的B-A和YD时期的出现,但是B-A至YD时期的温度变化幅度小于中纬度地区,并且与中纬度的加利福尼亚流系统出现的中全新世变冷不同,Soledad Basin在全新世时期温度没有明显的变化趋势。上述现象表明了低纬度东太平洋地区对高纬度地区气候变化的响应,以及ENSO现象对低纬度地区B-A至YD时期的温度变化有所影响,此外,加利福尼亚流和沿岸上升流对低纬度地区的影响要小于中纬度地区。自冰消期至早全新世,SoledadBasin的生产力提高,硅藻和甲藻的相对贡献增加,颗石藻相对贡献减小,这主要是与加利福尼亚流与沿岸上升流的强度增强有关,同时也暗示了冰期至间冰期赤道东太平洋类El Ni o状态向类La Ni a状态的转变。中-晚全新世时期,浮游植物生产力受到ENSO现象的影响,波动频率增大,颗石藻的相对贡献先降低后增加,主要的浮游植物群落转变为颗石藻。因此,在冰期-间冰期的长时间尺度上,高纬度地区的气候变化与区域性气候变化是影响Soledad Basin生态环境的变化的主要机制。
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