北大西洋北部全新世氣候及海洋環(huán)境演變.pdf

1、北大西洋北部海域是對全球氣候變化響應(yīng)最敏感的區(qū)域之一,因此長期以來-直是全球變化研究的重點和熱點。冰島北部陸架處在北大西洋冷暖水團交匯的海域,因此對區(qū)域甚至全球海洋環(huán)境的變化具有高度的敏感性,故近年來受到廣大研究者的普遍關(guān)注。全新世氣候長期以來被視為溫暖而穩(wěn)定,并因此導(dǎo)致了人類社會的迅速發(fā)展。然而近年來越來越多的研究發(fā)現(xiàn)全新世氣候也存在顯著的變化,并對生活在其中的人類生存和發(fā)展有著重大的影響。本論文試圖通過對冰島北部陸架海域全新世海洋環(huán)

2、境演變的研究,結(jié)合北大西洋北部海域已有的全新世氣候和海洋記錄,綜合討論北大西洋北部海域全新世氣候的演變情況。 本文主要以冰島北部陸架海域一個高分辨率沉積物鉆孔(MD99-2275孔)全新世硅藻記錄為基礎(chǔ),結(jié)合該孔部分沉積物浮游和底棲有孔蟲以及磁性特征數(shù)據(jù),詳細探討了冰島北部陸架海域近9000年以來海洋環(huán)境的演變情況。 研究結(jié)果顯示,冰島北部陸架海域全新世以來海洋環(huán)境總體上呈逐漸變冷的趨勢。該海域全新世大暖期出現(xiàn)于～900

3、0至5300 cal.yr BP期間,在此期間,冰島北部陸架海域受到來自北大西洋的印明格暖流較強的影響,而來自東格陵蘭寒流和東冰島海流的極地水團對該區(qū)域的影響相對較弱。在～8100-8000 cal.yr BP期間,極地冷水水團對冰島北部陸架海域的影響突然顯著增強,改變了早全新世該海域溫暖的海洋環(huán)境。在此次冷期結(jié)束后,～8000-7000 cal.yr BP期間,冰島北部陸架海域海洋環(huán)境達到了全新世以來最溫暖的時期,印明格暖流在此期間對

4、該海域的影響達到了最強。自7000 cal.yr BP以來,海洋環(huán)境開始轉(zhuǎn)冷,極地冷水水團對冰島北部陸架海域的影響開始有所增強。 在中全新世(～5500-5300 cal.yr BP),MD99-2275孔硅藻組合面貌和磁性特征都發(fā)生了一次顯著的突變,這表明冰島北部陸架海域海洋環(huán)境在此時發(fā)生了一次重大的調(diào)整。此次海洋環(huán)境的突變可能在一定程度上改變了冰島北部陸架海域水體性質(zhì),挪威-大西洋水團對該海域的影響可能顯著增強。在此次中全新

5、世海洋環(huán)境突變以后,冰島北部陸架海域海洋環(huán)境開始逐漸變冷,東格陵蘭寒流和東冰島海流對該海域的影響均逐漸增強。相對于全新世大暖期,冰島北部陸架海域中全新世以來的海洋環(huán)境變得相當不穩(wěn)定。有孔蟲記錄顯示中全新世以來,在～4200cal.yr BP和3000 cal.yr BP冰島北部陸架海域海洋環(huán)境還發(fā)生過兩次階梯型的突然變冷。 全新世以來,除了逐漸變冷的總體變化趨勢外,冰島北部陸架海域還經(jīng)歷了幾次快速的變冷事件,主要發(fā)生在8120-

6、8000,6650-6100,4300-4100,3000-2700,1300-1100以及600-200 cal.yr BP,在這些時段,東格陵蘭寒流和東冰島海流對冰島北部陸架海域的影響突然增強。 冰島北部陸架Kolbeinsey海脊的隆起,使得海脊兩側(cè)海域的全新世海洋環(huán)境存在比較明顯的差異性,這表明Kolbeinsey海脊對冰島北部陸架海域海洋環(huán)境尤其是對陸架中層和底層水體性質(zhì)存在重要的影響。 本論文在此冰島北部陸架

7、全新世海洋記錄基礎(chǔ)上,收集和整理了大量前人研究的北大西洋北部海域全新世氣候和海洋環(huán)境記錄,并在此基礎(chǔ)上對整個北大西洋北部海域全新世海洋環(huán)境的演變及其變化機制做了綜合性的研究。 總體而言,全新世以來北大西洋北部海域海洋環(huán)境的演變受北半球高緯度地區(qū)接收太陽輻射能量變化的影響,因此表現(xiàn)出顯著的逐漸變冷的趨勢。整個北大西洋北部海域全新世大暖期的出現(xiàn)均明顯滯后于太陽輻射能量達到最高值的時期,這主要與北半球高緯度地區(qū)末次冰期大型冰川的殘留體

8、有關(guān)。大型冰川殘留體尤其是加拿大Laurentide冰川主要通過影響鄰近區(qū)域大氣環(huán)流以及大量冰川融水的涌入對北大西洋尤其是北大西洋北部海域海洋環(huán)境有著重要的影響,從而導(dǎo)致北大西洋北部海域全新世大暖期的顯著滯后。除此之外,北大西洋北部海域全新世大暖期的出現(xiàn)也存在明顯的區(qū)域差異性,其中Nordic海南部海域,包括冰島北部陸架海域和挪威海南部海域全新世大暖期常始于10,000-9000 cal.yr BP,而受極地冷水水團影響較強烈的海域全新

9、世大暖期的出現(xiàn)稍有滯后,出現(xiàn)于～8500 cal.yr BP,這與北大西洋暖水水團對Nordic海域影響的方向以及相應(yīng)的海洋極鋒移動的方向有關(guān)。在冰島以南的北大西洋北部海域,全新世大暖期的滯后現(xiàn)象尤為明顯,主要出現(xiàn)在～7500-7000 cal.yr BP,這可能與早全新世期間加拿大極地水團以及Laurentide冰川冰融水對該海域的強烈影響有密切的聯(lián)系。 在～8200 cal.yr BP,一次短暫而顯著的變冷擾亂了早全新世北大

10、西洋北部海域海洋環(huán)境變暖的步伐。此次8200 cal.yr BP冷期在北大西洋及其鄰近區(qū)域都有著廣泛的記錄。雖然如此,有關(guān)此次冷期在北大西洋北部海域的涉及范圍、影響程度以及持續(xù)時間目前仍不甚明了。在冰島北部陸架海域,此次8200 cal.yr BP冷期的影響也存在一定的區(qū)域差異,其中陸架東部和偏北部海域受到此次冷期的影響比較強烈,而在陸架西部受印明格暖流影響相對較強的海域,對此次短暫冷期的響應(yīng)則可能較弱。此次顯著的8200 cal.yr

11、 BP氣候突變主要與加拿大Laureatide冰川最后一次崩塌以及由此導(dǎo)致的Agassize和Ojibway冰川湖水的大量涌出有關(guān),北大西洋深水環(huán)流在此時受到了嚴重的影響。在中全新世～6000-5000 cal.yr BP,由于受到北半球太陽輻射能量顯著降低的影響,北大西洋北部海域海洋環(huán)境均發(fā)生了明顯的變化,并在此后逐漸變冷,進入了全新世新冰期時期。除了太陽輻射能量的顯著降低外,北大西洋深水環(huán)流的突然減弱也可能是啟動北大西洋及其鄰近區(qū)域

12、新冰期氣候的重要因素。 全新世期間,北大西洋北部海域海洋環(huán)境及其鄰近地區(qū)氣候環(huán)境還存在著一定的周期性變化規(guī)律,主要體現(xiàn)為一些快速氣候變冷事件的周期性出現(xiàn)。這些快速的氣候變化事件主要發(fā)生在4～00,～1400,～2800,～4200,～5800,～8200,～9300以及～10,300 cal.yr BP幾個時期。其中發(fā)生在近9000年以來的幾次氣候事件與冰島北部陸架海域海洋環(huán)境的幾次快速變化基本一致。但其中于～6650-6100

13、 cal.yrBP期間發(fā)生于冰島北部陸架海域的冷期目前在北大西洋北部其他海域還未曾廣泛的報道。 本論文還通過對在MD99-2275孔所在位置所獲取的未擾動表層樣品-重力多芯鉆孔B05-MC04孔沉積物硅藻的研究,定性和定量的恢復(fù)了冰島北部陸架海域在過去一百年以來海洋環(huán)境的變化情況,以探討冰島北部陸架海域?qū)驓夂蝻@著變暖趨勢的響應(yīng)。 研究發(fā)現(xiàn)冰島北部陸架海域在過去一百年期間對工業(yè)革命以來全球氣候變暖的現(xiàn)象有著明顯的響

14、應(yīng),表現(xiàn)在逐漸減少的海冰和極地硅藻百分含量以及逐漸上升的夏季表層海水溫度記錄上。在此逐漸變暖的趨勢上,冰島北部陸架海域還經(jīng)歷了幾次比較短暫但卻明顯的冷期,主要發(fā)生于1920年左右、1960-1975年以及1995-2002年。研究發(fā)現(xiàn),這幾次明顯的冷期與北大西洋濤動指數(shù)的變動存在顯著的相關(guān)性,而1960-1975年期間的冷期更是與上世紀60、70年代發(fā)生在北大西洋海域的鹽度大異常事件有著直接的聯(lián)系。因此我們可以認為這些短暫的冷期主要是因