IODP 356航次最新研究成果——获得5百万年来澳大利亚西北地区气候变化的综合认识

  太平洋暖池系统的重要组成部分，是联系热带西太平洋和印度洋的主要通道。上新世以来，印尼贯穿流受构造活动影响强度持续下降，印尼贯穿流的持续减弱和同步的全球变冷条件导致输入澳大利亚西北地区的水汽减少而持续干旱化。然而，由于澳大利亚西北地区的古气候记录相对匮乏、代用指标单一，澳大利亚西北地区的陆地环境如何响应上新世以来的干旱化趋势，尚未得到系统性的解答。

近日，浙江大学地球科学学院何毓新副教授以第一和通讯作者身份于Geophysical Research Letters发表文章“Terrestrial Material Input to the Northwest Shelf of Australia Through the Pliocene-Pleistocene Period and Its Implications on Continental Climates”。研究团队利用国际大洋发现计划（IODP）356航次采集的U1461钻孔样品（图1），进行了总有机碳同位素、正构烷烃、GDGTs和甾醇等生物标志物的测试分析，重建了5百万年来陆源有机质输入到海洋环境的历史及其影响因素。

图1  a）IODP 356航次在澳大利亚西海岸U1461站位示意图以及相关洋流信息；b）现代澳大利亚气候带分布信息和风沙路径示意图

研究结果表明，不同的代用指标对气候变化响应的敏感性不同（图2）。澳大利亚西北地区的陆源植被有机质输入变化主要反映了陆地湿润—半干旱的气候转变；土壤/沙尘有机质输入变化则对相对干燥的条件更为敏感；古沙丘的出露则对应着更为干旱的条件；陆地总有机质和海洋初级生产力的相对变化影响因素较为复杂。因此，通过综合多种代用指标，可以详细剖析了澳大利亚西北地区的气候变化时序及其影响因素。

图2 不同待用指标对气候变化响应的敏感性的示意图

图3 5百万年来澳大利亚西北地区陆地物质输入和气候演化历史。a）植被有机质输入（基于长链正构烷烃和甾醇的比值）；b）陆源有机质和海洋生产力相对含量（基于总有机碳同位素值）；c）澳大利亚西北地区土壤/沙尘有机质输入（基于GDGT的BIT值）；d）澳大利亚西北地区土壤/沙尘有机质来源（基于GDGT的MBT和CBT值）；e）澳大利亚西北地区河流径流和陆源输入（基于钾元素含量）；f）全球海平面记录以及NHG、MPT和MIS50-60、100、G2和M2等气候事件。灰色阴影表示印尼贯穿流减弱事件。图片底部为了澳大利亚西北部陆地物质输入和气候变化的演化模式简图。（详细数据来源和引用参见原文的图3）

如图3所示，5百万年来，随着植被覆盖率和地表径流的降低，澳大利亚西北地区植被有机输入持续减少。受海平面下降和气候干旱化的影响，土壤/沙尘输入于2.2-2.5百万年前开始增强。陆地总有机物输入于1.7百万年前变幅增强，表明其陆地系统开始变得干旱而脆弱。而土壤/沙尘来源在1.2-1.5百万年前发生了转变，指示了古沙丘（可能形成于中新世）的出露。因此，受控于印尼贯穿流的减弱和全球大气环流模式的变化，澳大利亚西北地区5百万年来持续性干旱化，植被锐减、沙漠面积扩大、水土流失加剧、古沙丘重新出露，成为了澳大利亚西北地区的一个严峻的生态环境问题。

该研究得到了中国大洋发现计划（IODP-China）、国家自然科学基金项目（编号41877332，42073071）和第四届中国科协青年人才托举工程（2018QNRC001）的联合资助。

编者按：

大洋钻探50年来获得岩芯总长度达40余万米，一直保存在大洋钻探的岩芯库里，所有这些岩芯以及船上获得的数据均向全世界科学家免费开放，科学家们可以根据自己的兴趣申请需要的样品开展研究，在发表成果时注明样品由大洋钻探提供即可。

申请样品和数据的流程请登录中国大洋发现计划网站（www.iodp-china.org）或点击阅读原文，了解详细信息。