Nature Communications发表西太平洋暖池大洋钻探新成果：过去一千万年以来太平洋的高纬度放大效应

近期，国际期刊《自然通讯》（Nature Communications）在线发表了美国德克萨斯农工大学、美国普渡大学以及英国南安普顿大学共同合作的最新研究成果: “Persistent high latitude amplification of the Pacific Ocean over the past 10 million years”。研究人员利用大洋钻探计划（Ocean Drilling Program, ODP）和国际大洋发现计划（International Ocean Discovery Program, IODP）在西太平洋暖池钻取的岩芯（ODP 130航次806站和IODP 363航次U1488站，图1），重建了过去一千万年以来西太平洋暖池海水表层温度（SST）记录，发现SST呈长期下降趋势，打破了此前认为 “西太平洋暖池SST从早上新世以来保持稳定”的观点（既“永久厄尔尼诺假说”）。这项研究以可靠的暖池SST记录为基础，结合前人来自太平洋其他区域的海表温度记录，恢复了过去一千万年以来太平洋高纬放大效应并探讨了其机制。除此之外，该研究创造性的使用了将古气候记录中“时间”尺度去除的方法，仅专注于温度变化“模式”，使古气候重建的高纬放大效应可与气候模拟结果进行直接对比，发现某些模式与古气候重建结果高度一致，从而为研究未来全球变暖下高纬度地区的响应提供了线索。 

图1 研究站位图。不同颜色反映年均海水表层温度，28.5°C等温线帮助确定了现代印太暖池。

全球气候变暖时期，高纬度和极地地区比低纬地区气温升高更显著，这种现象被称为极地/高纬放大效应。高纬度和极地地区快速升温导致海冰迅速消融、冻土带解冻而释放出温室气体，进而引发一系列气候变化（如北半球高纬的极端天气事件）、威胁极地地区生态环境，因此极地/高纬放大效应颇受关注。但关于其机制仍存在争议，特别是冰反照率反馈是否主导了极地放大效应。基于过去一千万年以来北半球从极地无冰演化到被冰盖和海冰覆盖，这项研究恢复了高纬放大效应的变化，从古气候角度探讨冰反照率反馈在高纬放大效应中的作用。 

重建过去海水表层温度（SST）变化是恢复过去高纬放大效应的基础，而低纬海域可靠的古温度记录是我们确定高纬放大效应的第一步。尤其是西太平洋暖池地区，它是全球海温最高的海域，占热带海洋面积的26.2%。但西太平洋暖池上新世以来海表温度演化颇受争议。基于碳酸盐相关指标例如浮游有孔虫壳体TEX₈₆比值和△₄₇结果显示， 上新世以来SST基本保持不变。但有机地球化学古温度替代指标TEX₈₆（基于古菌生物标志物GDGTs的比值）和U^k’₃₇ （基于颗石藻产生的烯酮类生标）恢复的SST显示，西太平洋暖池从晚中新世以来一直变冷。上述矛盾源自替代指标自身的缺陷，比如TEX₈₆值受温度及其它非热因子的控制，有孔虫壳体Mg/Ca比值不仅由温度决定、还受海水Mg/Ca比值的影响。 

这项研究中，研究人员对IODP 363航次2016年在西太平洋暖池钻取的U1488站以及ODP 130航次806站岩芯进行取样，提取沉积物中的脂类并测定TEX₈₆和U^k’₃₇值（U1488站），并提取浮游有孔虫混合层种Trilobatus sacculifer壳体Mg/Ca比值（806站），全面评估各个替代指标限制后（筛选出非热因子对GDGTs分布影响不显著的样品，利用海水Mg/Ca比值随时间的变化对有孔虫Mg/Ca比值进行矫正），利用多个指标建立了一千万年以来西太平洋暖池海水表层温度演化（图2）。结合先前发表的暖池SST记录，图2c 显示：三个相隔几千米的站位、不同古温度替代性指标所恢复的SST基本吻合，都呈现出一千万年到现在西太平洋暖池表层海温逐渐变冷，不支持“永久厄尔尼诺”假说认为暖池表层水从上新世以来近乎恒温的观点。