海洋所利用珊瑚地球化學(xué)指標(biāo)記錄1788年以來(lái)黑潮長(zhǎng)期變化
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所胡敦欣院士課題組胡石建研究員團(tuán)隊(duì)成功利用珊瑚地球化學(xué)指標(biāo)重建了百年時(shí)間尺度的黑潮流量變化,并基于此揭示了黑潮流量的年際-年代際及長(zhǎng)期趨勢(shì)變化及影響因素。相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際地學(xué)領(lǐng)域一區(qū)Top期刊Global and Planetary Change。

圖1(a)珊瑚Sr/Ca重建的百年尺度SST變化;(b)季節(jié)和(c)年際時(shí)間尺度,珊瑚Sr/Ca能夠記錄SST變化
黑潮是西北太平洋上一支強(qiáng)大的大洋西邊界流,是北赤道流的北向分支,對(duì)我國(guó)、東亞乃至全球氣候影響顯著。前人研究表明,全球氣候變暖背景下,黑潮和其他西邊界流區(qū)的升溫速率比全球平均快2~3倍,顯著降低海洋吸碳能力,進(jìn)一步促進(jìn)大氣二氧化碳增加。因此,了解工業(yè)革命前后黑潮及其他洋流的變化,對(duì)于理解海洋環(huán)流對(duì)氣候變暖的響應(yīng)和反饋至關(guān)重要。但是,由于缺少長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)資料,對(duì)黑潮百年時(shí)間尺度的變化了解較少。

圖2 珊瑚Sr/Ca記錄年際時(shí)間尺度臺(tái)灣東南部黑潮流量變化
由于黑潮對(duì)西北太平洋溫度有重要影響,黑潮與其路徑上的海水溫度之間存在密切關(guān)系,而珊瑚的Sr/Ca指標(biāo)可用于定量重建海表溫度變化(圖1),且珊瑚具有時(shí)間尺度廣、生長(zhǎng)速度快、分辨率高、地球化學(xué)指標(biāo)豐富、定年精確等特點(diǎn),可以通過(guò)珊瑚Sr/Ca指標(biāo)重建的海表溫度變化來(lái)重建黑潮流量,以彌補(bǔ)器測(cè)資料的不足。為此,研究團(tuán)隊(duì)利用我國(guó)臺(tái)灣島南部采集的濱珊瑚樣品月分辨率的Sr/Ca數(shù)據(jù),并結(jié)合前期已發(fā)表的濱珊瑚月分辨率的δ18O數(shù)據(jù)(Li et al., 2017)進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn),在年際時(shí)間尺度上,增強(qiáng)的黑潮通過(guò)產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升流,引起表層海水溫度改變,導(dǎo)致珊瑚Sr/Ca增加(圖2)。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)而利用珊瑚Sr/Ca重建了1788-2013年的臺(tái)灣東南部年際尺度黑潮流量變化(圖3),發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期以來(lái)黑潮流量具有減弱的趨勢(shì),特別是1950s后受海洋變暖影響減弱趨勢(shì)加快(圖3)。此外,北赤道流分岔位置的南移對(duì)黑潮流量的減弱也有一定貢獻(xiàn)(圖4)。ENSO和PDO相位的轉(zhuǎn)變,特別是在1950s前,對(duì)黑潮流量的長(zhǎng)期變化也具有一定影響(圖5)。本研究為今后利用珊瑚地球化學(xué)指標(biāo)記錄洋流變化提供了參考,可以利用化石珊瑚示蹤古洋流的變化。

圖3 珊瑚Sr/Ca重建的1788-2013年臺(tái)灣東南部黑潮流量(黑線)及與全球(橙線)及西太暖池(紫線)海洋熱含量關(guān)系

圖4 珊瑚重建的臺(tái)灣東南部黑潮流量與北赤道流分岔位置關(guān)系分析

圖5 珊瑚指標(biāo)重建的黑潮流量與ENSO及PDO關(guān)系分析
論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院海洋研究所李小花副研究員,通訊作者為中國(guó)科學(xué)院海洋研究所胡石建研究員。研究得到了嶗山實(shí)驗(yàn)室基金和中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目資助。
相關(guān)論文信息:
(1)Li, X. H., Guo, X., Jiang, H., Lu, X., Zhang, Z., Ma, J. and Hu, S. J.* (2024). Long-term variability of the Kuroshio since 1788 based on coral records. Global and Planetary Change, 104611.
(2)Li, X. H., Liu, Y., Hsin, Y.-C., Liu, W., Shi, Z., Chiang, H.-W. and Shen, C.-C. (2017). Coral record of variability in the upstream Kuroshio Current during 1953–2004. Journal of Geophysical Research: Oceans 122, 6936-6946.
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