南海珊瑚環(huán)境地球化學(xué)記錄與全球變化.pdf

1、本論文主要采用現(xiàn)代和化石珊瑚的同位素和微量元素．代用指標(biāo)(δ11B、稀土元素、Sr/Ca和Mg/Ca)建立南海近100-200年以來(lái)以及全新世部分時(shí)段的海表溫度、海水酸度和海平面等氣候環(huán)境序列，研究序列的變化特征(幅度、周期、趨勢(shì)、突變點(diǎn))，探討海氣的相互作用，亞洲季風(fēng)、ENSO驅(qū)動(dòng)因素變率以及人類活動(dòng)等的影響。實(shí)驗(yàn)的樣品選自南海雷州半島、香港、海南島、西沙群島和南沙群島。 正熱電離質(zhì)譜技術(shù)高精度測(cè)定的南?；汉鞯摩?1B比

2、值結(jié)果顯示，南海海水酸度并不像預(yù)先設(shè)想那樣穩(wěn)定。南海海表水pH值從全新世大暖期開(kāi)始，整體上呈緩慢增加趨勢(shì)，而到現(xiàn)代以后明顯下降。珊瑚δ11B記錄表明南海海表水在中晚全新世有兩個(gè)高酸性的時(shí)期，一個(gè)發(fā)生在全新世大暖期，一個(gè)為現(xiàn)代。全新世大暖期時(shí)南海出現(xiàn)的高海平面、偏強(qiáng)的東亞夏季風(fēng)和偏弱的冬季風(fēng)可能是導(dǎo)致其海表水出現(xiàn)高酸性的原因。現(xiàn)代南海海表水pH值顯著偏低，背離了中晚全新世以來(lái)南海海表水pH值逐漸增加的趨勢(shì)，這可能說(shuō)明人類大量排放的CO2確

3、實(shí)改變了南海海表水自然變化的規(guī)律，南海在變酸。 海南島龍灣珊瑚和香港珊瑚的稀土年際含量都呈明顯下降趨勢(shì)，很可能同海平面的持續(xù)上升有關(guān)。龍灣稀土含量與海平面呈顯著的負(fù)相關(guān)性。并且Er/Nd比值呈逐年增加趨勢(shì)，指示重稀土富集程度加深。Er/Nd比值與海平面也呈顯著正相關(guān)性，表明隨著海平面上升，珊瑚重稀土的富集程度也在加深。類似的，香港珊瑚的稀土含量與海平面也呈顯著的負(fù)相關(guān)性，揭示海平面上升對(duì)該珊瑚稀土含量的強(qiáng)烈影響。但是香港珊瑚E

4、r/Nd比值的增加趨勢(shì)并不明顯，與海平面也無(wú)顯著的相關(guān)性，而且與珊瑚稀土總含量的線性關(guān)系也遠(yuǎn)沒(méi)有龍灣珊瑚的高。有趣的是，香港珊瑚的稀土含量與珠江水體的含沙量呈顯著的正相關(guān)性。同萬(wàn)泉河良好的生態(tài)環(huán)境保護(hù)不同，珠江流域受到了強(qiáng)烈的人類活動(dòng)干擾。受水庫(kù)大量興建和河床過(guò)度挖沙的影響，珠江河水輸沙量和含沙量下降明顯。這對(duì)香港珊瑚稀土含量下降有一定貢獻(xiàn)。由于河流徑流量小，人類活動(dòng)干擾小，來(lái)自海南島的近岸珊瑚，如本次研究的龍灣珊瑚，是研究海水/珊瑚R

5、EE對(duì)海平面變化響應(yīng)的理想載體。根據(jù)1981-1996龍灣珊瑚稀土與海平面的線性回歸方程，我們重建了1856-1995年長(zhǎng)尺度海平面變化序列。結(jié)果表明海南島海平面1856年以來(lái)呈上升趨勢(shì)，平均上升速率為0.5mm/a。本次研究給出的地處太平洋西岸的海南島海平面變化曲線與太平洋東岸舊金山實(shí)測(cè)1856-1995年海平面曲線和存在反相關(guān)系，這與ENSO現(xiàn)象有關(guān)。 本文建立的北太平洋海南島濱珊瑚120年Sr/Ca比值記錄與南太平洋湯加

6、濱珊瑚年代際變化(1876-1996)基本上是同步的。這種同步的變化支持南北半球低緯地區(qū)對(duì)全球尺度氣候變化的響應(yīng)來(lái)自共同的熱源-它們之間的熱帶海洋，而不是來(lái)自中緯度地區(qū)。海南島珊瑚記錄頻譜分析結(jié)果存在34.6、24.2和8.3年三個(gè)周期。其中24.2年周期在太平洋南北兩個(gè)長(zhǎng)尺度珊瑚記錄中都是主要的周期，該周期同時(shí)也是太平洋大氣海洋系統(tǒng)中主周期之一，表明太平洋年代際尺度的氣候變化對(duì)赤道南北的SST都有強(qiáng)烈的約束作用。 本論文珊瑚

7、研究的采集地海南島地處南海北緣氣候敏感和過(guò)渡帶，是夏季沿岸上升流和冬季風(fēng)強(qiáng)作用區(qū)域。本文研究重建了1906-1993年海南島東海域的海表溫度。這些結(jié)果揭示了海南島東部濱珊瑚的Sr/Ca比值的溫度強(qiáng)烈地受到夏季沿岸上升流的影響。在夏季，強(qiáng)烈的上升流將下層冷水輸送至表層，形成海表低溫區(qū)。利用未受到上升流影響的西沙濱珊瑚和海南島東的濱珊瑚重建的海表溫度序列的差值，建立了瓊東沿岸近百年風(fēng)生上升流的強(qiáng)度指數(shù)。該指數(shù)序列顯示，瓊東上升流在20世紀(jì)的

8、近百年尺度上里加強(qiáng)趨勢(shì)，與近百年來(lái)全球變暖、海表升溫、夏季風(fēng)趨強(qiáng)等全球氣候的大格局吻合，同時(shí)又受到了大尺度環(huán)流ENSO變化的制約。 同時(shí)海南島和西沙濱珊瑚海溫記錄的差值也很好的記錄了冬季風(fēng)強(qiáng)度的年際變化。該差值同器測(cè)風(fēng)速的顯著負(fù)相關(guān)性可能同東北向冬季風(fēng)驅(qū)動(dòng)下黑潮暖水入侵有關(guān)。通過(guò)珊瑚Sr/Ca比值記錄和氣象記錄我們重建了1906-1998年南海冬季風(fēng)速的年際變化序列。該序列指示冬季風(fēng)速在年際-年代際尺度上有很強(qiáng)的變化。冬季風(fēng)速