过去5万年中最寒冷的时期,北部高纬度地区的背景降温增强,阻止了北部东北部的太平洋地下变暖,因而增加了Cordilleran冰盖的淡水排放。结果表明,非线性的海洋-大气背景相互作用在冰川期的北大西洋和北太平洋的淡水排放响应中起着复杂的作用。
在最后一个冰川期(大约115000至12000年前),北美大陆的大部分地区被北美冰盖复合体覆盖,其中包括位于中部和东部的Laurentide冰盖(简称LIS),以及较小的Cordilleran的冰盖(简称CIS)。LIS是Heinrich Stadials(Heinrich是一种自然现象,冰川上的大型冰山断裂,穿越北大西洋)期间进入北大西洋的主要淡水排放事件的来源之一。有学者提出,大西洋经向翻转环流(简称AMOC)的减弱也影响了北太平洋的环流。由于淡水是海洋分层的主要调节因子,因此北太平洋淡水通量历史的重建有助于阐明北太平洋气候的演变。然而,到目前为止,古气候重建已显示出与CIS的淡水通量相关的相互矛盾的结果。在Heinrich Stadials期间,在北太平洋东北部的一些沿海地区观测到大量的冰筏碎片(简称IRD)沉积物,表明融化冰山的淡水输入。CIS淡水事件与Heinrich Stadials的时间紧密关系表明北大西洋和北太平洋之间融水事件的潜在动态联系。
研究证据表明,大量淡水进入海洋的剧烈沉积强烈影响了冰期的全球海洋环流和气候变化。在北大西洋地区,大量淡水排放到北大西洋的事件与称为Heinrich Stadials的明显寒冷时期有关。相比之下,北太平洋地区的淡水历史仍然不明朗,引发了关于北太平洋和北大西洋之间气候联系的存在和可能的重要性的持续争论。在这里,我们发现在Heinrich Stadials期间北大西洋环流的变化与Cordilleran冰盖向北太平洋东北部注入淡水之间存在着密切的联系。我们在过去的5万年中的硅藻O18记录显示表面海水O18降低了2到3‰,相当于盐度下降了大约2到4个PSU。与此同时,北太平洋东北部冰雹碎片的增加沉积和海面的轻微冷却发生在Heinrich Stadials 1和4期间,但不是在Heinrich Stadial 3期间。此外,同位素模型的结果表明,在Heinrich Stadials期间赤道太平洋东部变暖对于将北大西洋信号传输到北太平洋东北部至关重要。相关的次表层变暖在Heinrich Stadials 1和4期间,变暖导致了Cordilleran冰盖的明显淡水排放。
通过比较数据模型,发现在过去5万年的北大西洋寒冷天气期间,AMOC的扰动可以与北太平洋东北部地区遥相关,通过低纬度和高纬度地区之间和海洋和大气之间的相互作用引发淡水排放事件。到目前为止,北太平洋淡水输入事件尚未被视为冰川气候模拟中的标准强迫成分;加入这种淡水强迫情景为研究提供了新的基础,可以协调代理数据中有关北太平洋海洋环流对AMOC变化的反应的差异。根据LGM边界条件的北太平洋软管试验,仅仅北太平洋融水排放导致北大西洋的次表层冷却,不太可能触发北大西洋冰雹事件以及相关的AMOC变化。鉴于冰川融水事件与冰盖动力学密切相关,因此非常需要将交互式冰盖动力学与北太平洋东北部开放的高分辨率代理记录相结合的气候模型,以进一步评估北大西洋之间和北太平洋之间的动态联系,以及北太平洋的局部反馈情况。
(傅圆圆 编译)