近日，国际地学自然指数（Nature Index）期刊《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）发表了中国科学院海洋研究所常凤鸣研究组与自然资源部广州海洋地质调查局、法国海洋开发研究院、德国美因茨大学、同济大学、自然资源部青岛海洋地质研究所和自然资源部第一海洋研究所合作的最新研究成果“Meridional Shifts of the Southern Hemisphere Westerlies During the Early Cenozoic”。

新生代早期（~65-34 Ma）作为显生宙以来温室效应最接近于未来气候预测值的阶段之一，对于理解全球变暖趋势下地球系统的反馈作用具有重要意义。位于中纬度地区的西风带，是全球气候系统的重要组成部分，在调控区域及全球气候变化方面发挥了关键作用。然而，已有关于南半球西风带演化历史的研究多集中在晚第四纪以来，其在更长时间尺度上的演化特征，尤其是对早新生代暖室期气候变化的响应仍知之甚少。

研究人员以国际大洋发现计划（IODP）369航次在东南印度洋曼达岬海盆钻取的U1514站位岩心沉积物为研究对象（图1），该区域在早新生代位于中-高纬度地区（~55°S），且地处南半球西风带南部边缘，从而为探究其潜在大陆源区的古气候演化历史及其与西风带间的耦合关系提供了绝佳研究材料。

图1 IODP U1514站位及西风带的现代地理位置分布图

研究人员综合利用粘土粒级（<2 μm）碎屑态组分的Nd-Hf同位素、常微量元素及粘土矿物组成等指标，系统重建了中-晚古新世至早始新世（62-51 Ma）期间大陆源区（即西南澳大利亚）的水文气候演化历史。降水相关指标一致揭示出，中-晚古新世（~62-56 Ma）的气候总体稳定，而早始新世（~55-51 Ma）阶段的湿度则逐渐增加，且在这一长期演化趋势上又叠加了两次快速变化过程：中古新世生物事件（MPBE）和古新世-始新世极热事件（PETM；图2）。通过对比其他站位已发表的古气候记录，本研究认为早始新世以来南半球西风带逐渐向极地方向移动，这主要与全球变暖条件下赤道-极地间温度梯度的显著降低有关，其中在PETM期间的变化尤为显著。此外，中-晚古新世南极洲横贯山脉短暂性的冰盖发育很可能驱动了MPBE期间南半球西风带的北向移动。本研究对深入认识未来全球变暖不断加剧背景下大气环流的响应具有重要启示。

图2 a-f为62-51 Ma期间U1514站位及其他站位古气候指标间对比；g为中-晚古新世（~59 Ma）及晚古新世-早始新世（~55 Ma）阶段南半球西风带位置变化示意图

论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士毕业生陈红瑾（现工作于自然资源部广州海洋地质调查局），通讯作者为中国科学院海洋研究所徐兆凯研究员。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广州市基础与应用基础研究项目、广州海洋地质调查局局长科研基金和法国国家科研署项目的支持。

论文信息与链接：

Hongjin Chen, Zhaokai Xu, Germain Bayon, Qingchao Fan, Philip A. E. Pogge von Strandmann, Wei Wang, Tianqi Sun, Tiegang Li. Meridional shifts of the Southern Hemisphere westerlies during the early Cenozoic. Geophysical Research Letters, 2024, 51: e2024GL110182, https://doi.org/10.1029/2024GL110182.

作者：徐兆凯，陈红瑾