科學家對古近紀海洋表面溫度變化機制提出新見解

　　近日，《自然-地學》在線發表了一篇關于古近紀海洋表面溫度的文章。文章重建了從4300萬年前到1800萬年前北大西洋的海洋表面溫度變化，結果顯示在3400萬年前在長達200萬年的時間段里南北半球氣候的差異性演化，從而進一步揭示了海洋環流變化對氣候系統的巨大影響作用。

　　古近紀（6500萬-2300萬年前）是地球氣候系統演化的重要時期。零星的溫度記錄顯示此時期是地球氣候歷史上的炎熱期。很長時間里，大陸上都沒有永久冰川覆蓋。而在大約3400萬年前即著名的始新世-漸新世轉折期，經過之前的緩慢全球降溫，永久陸地冰川開始在南極洲形成（北半球格陵蘭冰川直到300萬年前才形成），大約同一時間，環南極洋流通道由于板塊構造運動也開始打通，大致形成了現代意義上的海陸分布、海洋環流系統及海洋水體結構。

　　海洋環流系統中，大西洋經向翻轉環流，表現為海洋表層環流由南半球穿過赤道流向北半球而海洋底層環流流回南半球，在現代氣候突變事件中起著重要的作用，包括亞洲的季風環流變化都認為和此密切相關。因此大西洋經向翻轉環流變化的機制及預測是當今海洋學和氣候變化研究的熱點問題。迄今為止，對于北半球（北大西洋深層水的形成）還是南半球（環南極上升流的形成）控制翻轉環流還存在著較大的爭議。目前大西洋經向翻轉環流的演化歷史也并不清楚。而在始新世-漸新世轉折期，由于南極冰川和環南極洋流通道剛開始形成，這為研究南半球在翻轉環流中的作用提供了一個理想的檢驗場所。實際上，研究人員已經預測到由于南極冰川和環南極洋流通道的形成會引起大西洋經向翻轉環流的增強，從而導致北半球升溫而南半球降溫的差異性溫度演化。但是由于底部洋流的沖刷作用，此關鍵時段的海洋沉積物在北大西洋多數沒有保存下來，因而此預測還停留在假設階段，迄今為止還沒有古氣候記錄驗證南北半球海表溫度在始新世-漸新世轉折期的差異性發展。

　　此次研究利用了國際大洋鉆探項目2012年在加拿大紐芬蘭海域獲取的200米海洋沉積物，首次重建了2500萬年長（4300 萬年前到1800萬年前）的古近紀溫度記錄，并包含了關鍵的3400萬年前的始新世-漸新世轉折期的氣候信息。記錄證實了古近紀是地球氣候歷史上的炎熱期。文章指出北大西洋的25度海溫等溫線在古近紀和當代相比向北移動了15個緯度（超過1500公里）。而在這2500萬年間，此海表溫度記錄顯示了在絕大多數時間（除了始新世-漸新世轉折期）里和海洋底層溫度呈現一致的變化，揭示了氣候系統的協同變化。而在始新世-漸新世轉折期的200萬年間，北大西洋海溫并沒有隨著南極冰川的形成而顯著降溫，而是呈現出極其緩慢降溫的趨勢。此次研究證實了南北半球溫度在始新世-漸新世轉折期的差異性演化，因此支持南半球對大西洋經向翻轉環流的更重要的控制作用，并進一步揭示了當氣候邊界條件（南極冰川和環南極洋流通道形成）顯著改變時，氣候系統需時（200萬年）才達到新的平衡狀態。

　　此項研究由來自香港大學、中國科學院地球環境研究所、浙江大學和英國南安普頓大學的學者共同完成，由科技部、基金委、中科院、香港研究資助局、英國自然環境研究理事會及大洋鉆探計劃中國辦公室共同資助，國際大洋鉆探計劃提供海洋樣品。