近日，国际知名地学期刊Geophysical Research Letters以《Lower Glacial Oxygen in the Eastern Equatorial Pacific Concentrated in the Deep Sea》为题，在线发表了我院卢婉仪副教授与合作者的研究成果，揭示了末次冰期赤道东太平洋缺氧主要发生在深海的现象与机制。
自1950年代以来，全球变暖导致的海水缺氧已成为海洋系统面临的重大威胁，然而目前气候模型对未来氧含量时空演变的预测仍存在较大不确定性。作为全球体积最大的低氧区，赤道东太平洋中层–深层近五十年的脱氧速率尤为显著。准确预测该区域在全球变暖背景下的演变，对评估未来生态系统变化与渔业可持续发展具有重要意义。
地质历史时期的关键古环境数据，可以有效揭示海洋氧含量的调控机制，进而改进气候模型。末次冰期（约2万年前）是重要的参照时段，但以往研究多限于定性指出该时期赤道东太平洋氧含量低于现代，少数定量重建结果之间存在矛盾，导致对冰期海洋氧气变化幅度认识尚不清晰。
该研究利用赤道东太平洋400至3200米水深范围内的8个高分辨率的沉积物岩芯，采用两种独立的古海洋氧气指标——底栖有孔虫壳体表面孔隙度、底栖有孔虫表生种-内生种的碳同位素梯度，定量重建了末次冰期平均氧含量的深度剖面。结果显示：末次冰期时，中上层海水（<1500米）氧气含量变化较小（-7 ± 18 µmol/kg），而深层海水（2000 – 3200米）氧气下降更为显著（-45 ± 24 µmol/kg）。进一步考虑相应水团的体积，估算表明约95%的冰期氧气减少发生在深海。
图1采样位置图。该研究采用的站位(#1-8)与文献数据站位(#9-13)覆盖600-3200米水深范围。
与现代全球变暖导致的海洋脱氧相比，冰期缺氧主要集中在深海（95% vs 67%），且变化速率更缓慢（约为现代速率的1/18）。研究推断，这种差异源于二者主导机制与系统惯性的不同：冰期氧含量变化主要受环流与生物泵调控，温度影响较小，海洋响应时间较长；而现代海洋脱氧则更多由温度上升驱动，且目前尚未达到新的平衡态。该研究提供了更定量、更可靠的末次冰期海洋氧气深度剖面，为气候模型校正与未来预测提供了古环境校正基准。
图2现代与末次冰期的氧气深度剖面及其变化
该论文第一和通讯作者均为我院卢婉仪副教授，合作者包括美国伍兹霍尔海洋研究所Delia Oppo博士，以及我院江小英工程师、党皓文教授和翦知湣院士。该研究受国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目、上海市基础研究特区项目等共同资助。