近日，国际综合性期刊《全球和行星变化》（Global and Planetary Change）在线发表了中国科学院海洋研究所万世明课题组、法国巴黎萨克雷大学等单位合作的最新研究成果 “Orbital hydroclimate variability revealed by grain-size evidence in the tropical Pacific islands since 140 ka”。研究团队基于新几内亚鸟头半岛北部MD01-2385钻孔的连续沉积记录，提供了目前热带西太平洋岛屿的最高时间分辨率粒度记录。结合模拟结果，本研究揭示了类ENSO系统对西太平洋暖池深对流-降水演化的影响。

热带西太平洋暖池因其巨大的热含量和强烈的深对流，在全球气候变化中起着关键的作用。然而，目前对该区域轨道（万年）时间尺度上的暖池深对流-降水机制及特征的认识仍然有限。一方面原因在于，热带辐合带（ITCZ）和类ENSO系统的复杂影响；另一方面，研究区已有降水重建记录多基于氢氧同位素或X射线荧光扫描的元素比值，而两者一定程度都受到海洋过程的影响（如生产力、洋流混合等）。因此，寻求新的代用指标、重建独立的降水演化历史，以与已有进行指标交叉验证，可更好地揭示暖池深对流对区域海洋-大气过程的响应。

基于这一思路，研究人员利用暖池核心区的MD01-2385深海沉积岩芯，提取了跨越过去14万年的连续粒度记录，时间分辨率首次达到156年每样。通过对粒度记录进行定量端元分解，重建了暖池深对流-降水演化历史。结果显示，暖池深对流-降水受到岁差周期控制，并与赤道秋季太阳辐射同相位变化（图1），该结果得到模式模拟结果的支持。与邻近记录对比发现，研究站位的深对流-降水历史响应的岁差相位与赤道其他记录以及类ENSO系统变化一致，并与其北部岛屿（菲律宾南部）和南部岛屿（新几内亚主岛北岸）变化不同（图2）。如图2所示，可见本文记录（红色三角）及其他赤道记录所响应的太阳辐射的相位与其南、北的记录均不同，而与Niño 3海温异常模拟结果所响应的相位变化一致。这种“三明治”模式的变化及其对赤道9月太阳辐射的响应排除了ITCZ迁移对研究区深对流-降水变化的重要影响。进一步与其他指标重建记录及模拟结果的对比表明，研究区降水变化可能主要受到类ENSO系统的控制。如图3所示，赤道9月太阳辐射达到最大值时（图3f），纬向风异常可能会促进赤道东太平洋上升流加强（图3c），以及太平洋温跃层梯度增大（图3b），并促进类ENSO系统的发展，导致暖池深对流-降水的增强（图3a）。这种变化在模式模拟的海表温度结果中亦有体现（图3d,e）。

论文第一作者为法国巴黎萨克雷大学一年级博士生唐小洁（2023年硕士毕业于中国科学院海洋研究所），通讯作者为海洋研究所于兆杰副研究员。本研究得到了中国科学院战略先导专项、国家自然科学基金、山东省自然科学优秀青年基金等项目的支持。

论文连接： https://authors.elsevier.com/sd/article/S0921-8181(24)00076-6

论文信息：

Tang Xiaojie,Yu Zhaojie*,Zhengyao Lu,Lina Song,Zehua Song,Christophe Colin,Giuseppe Siani,Xiaoying Kang,Fengming Chang,Franck Bassinot,Shiming Wan (2024). Orbital hydroclimate variability revealed by grain-size evidence in the tropical Pacific Islands since 140 ka. Global and Planetary Change. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104429

图1 MD01-2385粒度记录与赤道6月太阳辐射、热带西太平洋海水氧同位素重建记录、海表温度重建记录及全球海平面变化对比及频谱分析图。可见研究区粒度记录表现出显著岁差周期。

图2 热带西太平洋岛屿降水重建记录2万年周期相位图。可见赤道记录（MD01-2385，MD10-3340以及Borneo）与Niño 3海表温度异常（红色箭头）均表现为对赤道9月太阳辐射的响应，而北半球MD06-3075及南半球MD05-2920、MD05-2925（蓝色箭头）则与赤道记录表现不同。

图3 MD01-2385粒度记录与类ENSO系统变化相关记录。可以看出均响应于赤道9月太阳辐射变化。