日前，国际知名地学期刊Quaternary Science Reviews（《第四纪科学评论》）在线报道了海洋试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室李铁刚研究组关于轨道时间尺度热带西太平洋温跃层变化机制的研究成果。该论文的题目为“Thermocline dynamics in the northwestern tropical Pacific over the past 700 kyr(70万年来西北热带太平洋温跃层动力学)”，通讯作者为李铁刚研究员，第一作者为在站博士后贾奇。
分析温跃层变化特征是探讨热带西太平洋上层海洋变化机制的关键环节。然而目前关于轨道时间尺度上热带西太平洋温跃层变化特征的研究仍存在一些争议，其中包括：（1）热带西太平洋温跃层水文变化主要受到南太平洋还是北太平洋来源水体的影响？（2）热带西太平洋温跃层深度在冰期时变浅还是加深？（3）热带西太平洋不同区域的温跃层深度是否具有同步的变化特征？为了探索这些问题，重建并分析了热带西太平洋北部菲律宾海本哈姆高原MD06-3047B岩芯70万年以来的温跃层海水温度、盐度和深度变化，并进一步分析其影响因素。
结果显示，研究区温跃层海水温度和盐度具有显著的斜率周期，即高斜率值阶段，对应研究区温跃层海水温度和盐度升高。结合前人模拟结果，并与北太平洋热带水形成区域的表层海水温度记录进行对比，发现这一现象可能与高斜率条件下，低纬海区向高纬海区热量传输减少，同时温暖的北太平洋热带水对研究区影响增强有关。在冰期-间冰期尺度上，利用表层与温跃层海水温度差值反演的温跃层深度变化结果显示，冰期时研究区温跃层加深，通过与影响研究区温跃层深度变化的两个主要因素（东亚冬季风和类厄尔尼诺-南方涛动）对比，分析认为冰期时东亚冬季风增强，可能通过垂向混合和/或艾克曼下沉作用，使上层水体温度梯度减小，温跃层加深；而冰期时，类拉尼娜状态也有助于冰期时温跃层海水温度升高，进而促进温跃层加深。为了进一步从空间上分析热带西太平洋温跃层深度的经向变化特征，对比了已报道的热带西太平洋中部和南部的温跃层深度记录，结果显示，热带西太平洋温跃层深度在经向上具有同相位的变化特征，这一结论与前人模拟结果具有很好的一致性。因此推测，冰期-间冰期时间尺度的热带西太平洋温跃层深度变化可能受到北半球气候变化，如冰体积消长的驱动。
本篇论文发现热带西太平洋北部温跃层海水温盐主要受到北太平洋来源水体的影响，这与前人关于热带西太平洋南部温跃层水文变化受到南太平洋来源水体影响的结论不一致。这表明轨道时间尺度上热带西太平洋温跃层水文变化具有区域性特征，而热带西太平洋温跃层深度在冰期-间冰期尺度上又具有同相位的变化特征，由此可见热带西太平洋上层海洋变化机制远比我们想象的复杂，需要更深入的研究。
该研究得到国家自然科学基金重点项目和海洋试点国家实验室开放基金项目的支持。本论文合作作者还包括厦门大学Stephan Steinke教授和辛辛那提大学Thomas J. Algeo教授等。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106465
