热带海洋生产力:现代过程与地质记录

发布时间：2019-10-21 08:24

【摘要】：首先综述了现代热带海洋生产力的分类与影响因素,然后讨论了古生产力替代性指标的分类与各类方法的优点与局限性。在此基础上,通过收集整理前人使用不同替代性指标对热带海洋古生产力重建的结果,讨论了热带海洋古生产力记录的特征、周期性与驱动机制。发现从末次冰期到全新世热带海洋古生产力在冰期时明显偏高,但冰期生产力高间冰期生产力低的规律并不一直适用,MIS 22前后西太平洋初级生产力在冰期—间冰期的变化发生反转。热带海洋古生产力的周期性也与高纬海区显著不同,岁差和斜率的信号更为显著。还存在约30 ka等不同轨道周期叠加之后形成的周期。颗石藻计算的海洋生产力可能存在约400 ka周期,这对全球碳同位素的影响有待深入研究。
【图文】：

海洋生产力,海洋初级生产力,末次冰期,全新世

新矶?代夫季风的海区，除了少数近岸站位，其他均表现为末次冰期生产力更高［19，48］。可以看出在赤道海区生物泵强度总体在冰期较高，更多的碳在冰期中以有机碳的形式埋藏在热带海区的沉积物中。从现代的观测来看赤道地区由于存在大面积的上升流，是一个显著的碳源［49］，而在冰期中增强的生物泵是否可以改变热带海区碳的源汇过程值得进一步探讨，这可能为解决冰期—间冰期大气二氧化碳的变化提供新方向。不同替代性指标所计算的输出生产力与初级生产力之间存在一定的差异，这种差异在上升流海区更为明显(图1)，可能是由于非生产力因素对沉积过程产生影响。图1从末次冰期到全新世海洋生产力变化以及现代海洋初级生产力的分布Fig．1ThevariationofmarineproductivityfromthelastglacialtoHoloceneandthedistributionofmodernprimaryproductivity(a)为输出生产力;(b)为初级生产力;红色点代表该站位海洋生产力在MIS2＞MIS1;蓝色点代表MIS2＜MIS1;灰色点表示2个时间内海洋生产力大致相当;白色表示不同指标的数据存在差异难以确定或是存在非生产力过程对结果造成了影响;现代海洋生产力数据使用VGPM算法计算［40］，单位为gC/(m2·a)，来源于OceanProductivity网站(a)Thepatternofexportproductivity;(b)Thepatternofprimaryproductivity;ＲedpointsmeantheproductivityinMIS2waslargerthanthatinMIS1atthesite;BluepointsmeantheproductivityinMIS1waslargerthanthatinMIS2;GraypointsmeantheproductivityinMIS2wassimilartotheproductivityinMIS1;Whitepointsmeantheresultsofdifferentproxiesarecontraryortherewereotherprogressthatmayinfluencetheresults;Themodernprimaryproductivitydata(gC/(m2·a))arebasedtheVGPM?

输出生产力,初级生产力,暖池,频谱分析

，55］。苏禄海的初级生产力具有显著的100ka周期，主要是因为冬季风风速大小控制了该海区的初级生产力［56］。班达海的记录主要表现为23ka和41ka周期，现代观测表明班达海的生产力与季风和ENSO控制的降水量密切相关［57］。不同海区海洋生产力的周期性取决于控制该海区的初级生产力以及有机碳沉降保存等过程的周期性:与冬季风强度、底层水含氧量、风尘输入、沉积速率有关的常约为10ka的周期;而与夏季风强弱或是ENSO强度有关则更多的表现为约20ka和约40ka的周期。除了约20ka、约40ka和约100ka等米兰科维图2暖池区输出生产力和初级生产力的频谱分析Fig．2FrequencyanalysisoftheexportproductivityandprimaryproductivityintheWestPacificWarmPoolODP807生产力数据来自于参考文献［12］TheproductivitydataofODP807isfromreference［12］奇周期，热带海洋的生产力还存在约30ka周期等非轨道参数周期。印度—太平洋暖池区的颗石藻群落变化显示初级生产力存在约30ka周期［47］，类似的周期在黏土矿物、二氧化碳浓度等其他记录中也有发现［38，58，，59］。约30ka周期的存在可能是由于冰期—间冰期海洋生产力存在不同的控制因素，2种因素共同控制造成的［60］。西太平洋的边缘海既是季风区又是ENSO活跃的海区，岁差周期上ENSO和季风对降雨量影响的强弱转换决定了海洋初级生产力的变化。间冰期中温度较高，较强和更频繁的ENSO现象控制了降水和生产力的变化;当冰期来临时夏季风的强弱控制了降水，生产力的控制因素变为季风［61］。根据波叠加原理，不同频率的波叠加之后新生成的波主要包括2个频率，分别是2个原始波频率的和与差。那么周期为100ka和20ka的波相互叠加则会产生一个周期约为30ka的波(1/23－1/100
【作者单位】：同济大学海洋地质国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目“从室内培养到地质记录探索颗石藻在南海碳循环中的作用”(编号:91228204)和“东、黄海现代颗石藻及其环境响应”(编号:41376047)资助~~
【分类号】：Q178.53

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