2020年1月，我院肖文申助理教授在国际著名地学期刊《Quaternary Science Reviews》上发表题为“Middle to Late Pleistocene Arctic paleoceanographic changes based on sedimentary records from Mendeleev Ridge and Makarov Basin”的研究成果。
北极地区对全球气候变化十分敏感。全球变暖的当下，北冰洋环境的变化影响全球碳循环，大洋环流，并对中—低纬度气候过程产生显著影响。而更新世以来北极冰盖的发育主导全球气候的变化，其与低纬度地区气候变化的关联的研究十分缺乏。
本项研究通过多指标的对比建立了北冰洋西部门捷列耶夫脊和马卡洛夫海盆的三根岩芯可靠的地层年代框架，由此获得了约80万年来北冰洋轨道尺度的环境变化记录。通过对间冰期输入指标Mn/Ti和冰期输入指标Zr/Ti的分析发现，二者分别与亚洲夏季风和冬季风的变化正相关，并呈现明显的岁差周期（图1）。分析表明，这些周期性变化与北半球夏季过程相关，反映了低纬过程通过水汽和热量传输对北极环境的影响。间冰期温暖的夏季促成北冰洋海冰消退，生产力增加，导致Mn在沉积物中的富集；而冰期更加偏冷的夏季抑制了冰雪消融，导致冰盖生长。
图1. 北冰洋门捷列耶夫脊ARC5-MA01孔Mn/Ti时间序列变化对比（a）北半球太阳辐射量变化；（b）东亚季风；（d）全球底栖氧同位素LR04和海平面变化。（e）Mn/Ti和Zr/Ti小波分析。
此外，沉积记录显示，80万年来北冰洋环境分别在中布容事件前后的40万年和20-30万年前左右呈现阶梯型变冷（图2）。这个变冷的过程揭示了北冰洋在变冷，海冰扩张的过程中，表层生产力降低，底层水由于接收的有机质减少，使得底层水腐蚀性降低，或者永久海冰情况下北冰洋底层水通风变差，改善钙质壳体的保存。海冰的发育及其导致的水文循环可能受环北冰洋冰盖发育的控制及其影响下的气温降低和融冰水输入。
图2. 门捷列耶夫脊背ARC5-MA01和ARC7-E26古地磁倾角与其有孔虫含量变化对比西北冰洋海冰变化记录和全球底栖氧同位素记录。
文章第一和通讯作者为我院助理教授肖文申。样品材料来自“雪龙号”执行的中国第5次和第7次北极科学考察。该项研究得到国家自然科学基金（41776187，41030859）、中国极地研究专项（CHINARE2012-2017-03-02）、同济大学海洋地质国家重点实验室开放基金（MGK1801）、美国NSF基金（ARC-1304755）等项目的资助。
全文连接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2019.106105
撰稿：肖文申
编辑：高小丰
审核：拓守廷