地球环境研究所揭示海洋同位素12期和16期两半球气候不对称演化及其碳循环效应

底栖有孔虫δ18O主要包含了深海温度和大陆冰量的信号，全球δ18O堆叠记录显示海洋氧同位素期次（MIS）16期(676-621千年)和MIS 12期(478-424千年)是过去800千年期间最为显著两个冰期。这两个冰期具有高度相似的δ18O和海平面重建结果，反映其大陆冰量或海平面状况接近。但是，MIS 16期全球平均海水表层温度比MIS 12期高约0.54-0.79℃，而MIS 16期间的大气CO2浓度比MIS 12低约16 ppm。这一大气CO2浓度与全球温度之间的不一致，暗示这两次冰期的海洋和气候系统运行模式存在巨大差异。

针对这一现象，中国科学院地球环境研究所金章东研究员课题组联合国内多个专家利用南大洋ODP 1090站沉积物多指标记录，结合已发表古气候和古海学记录，对这两个冰期进行了气候对比研究，主要得到以下认识：（1）虽然MIS 12和MIS 16表现出接近的大陆冰量，但MIS 16期北半球冰盖相对于MIS 12较大，而MIS 12南极冰盖相对于MIS 16较大，体现了两半球气候的不对称性；(2)相对于MIS 16期，MIS 12期南半球西风减弱并向赤道移动，并伴随着南大洋深层水的扩张和全大洋深部水团趋于均一化；(3)相对于MIS 16期，MIS 12更高的大气CO2可能与两半球大洋通风和深部水团重组有关。该研究揭示的MIS 12和MIS 16期这些海洋、气候特征的综合性差异，为轨道时间尺度上的碳循环和气候变化提供了新视角。

该成果近期发表于Quaternary Science Reviews期刊，Ma et al. Asymmetry of hemispheric climate during MIS 16 versus MIS 12. Quaternary Science Reviews, 334, 108721。

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0277379124002221。

中国科学院地球环境研究所马小林为第一作者和通讯作者，同济大学党皓文教授为共同通讯作者，共同作者还包括崂山实验室于际民研究员，中国科学院地球环境研究所金章东研究员，刘星星副研究员，孙雅晨；同济大学田军教授，自然资源部第二海洋研究所马文涛研究员；西北大学杨孟菲。该研究得到了自然科学基金（42176094，42030403，42222603），黄土与第四纪地质国家重点实验室培育基金（SKLLQGPY2002），大洋钻探计划（ODP）和国际大洋发现计划（IODP）的支持。

图1 MIS 12期和MIS 16期气候对比

图2 该研究提出的 MIS 12期和MIS 16期碳循环的双极控制模式