末次冰期北太平洋中层水(NPIW)对南海深水区(SCSDW)的影响：来自沉积记录的多指标重建

本研究通过分析南海神狐坡沉积岩芯S12的氧化还原敏感元素(RSTE)、粒度及生物遗迹等指标，重建了43 ka以来南海深层水(SCSDW)的氧化与流动强度历史。研究发现末次冰盛期(LGM)SCSDW主要受上绕极深层水(UCDW)控制，否定了北太平洋中层水(NPIW)对1700米以深SCSDW的影响假说，为太平洋碳循环模型提供了关键约束。

　　

研究背景
地球碳循环中，海洋深层水的通风作用如同隐藏的"呼吸阀门"，通过调控数千年尺度的大气CO₂交换深刻影响着全球气候。作为最大碳库的太平洋，其深层水来源在冰期-间冰期旋回中的变化一直是古海洋学研究的核心谜题。过去研究认为末次冰期形成的北太平洋中层水(North Pacific Intermediate Water, NPIW)可能南侵至赤道太平洋，甚至通过吕宋海峡影响南海深层水(South China Sea Deep Water, SCSDW)，但这种假说缺乏直接证据。中山大学团队在《Global and Planetary Change》发表的研究，通过高精度沉积记录分析，为这场跨越千年的"水团之争"提供了新答案。

关键技术方法
研究选取南海北部1775米水深的S12岩芯（43 ka沉积序列），综合运用放射性碳测年、粒度分析（重点关注可分选粉砂粒径S?S?）、生物遗迹学指标，以及钼(Mo)、铀(U)等氧化还原敏感元素(Redox-Sensitive Trace Elements, RSTE)的多指标交叉验证。通过对比SCSDW与北太平洋、南大洋水团的氧化还原特征和流动强度，系统评估NPIW的潜在影响。

研究结果

1. 沉积相与氧化还原历史
岩芯揭示三个显著阶段：LGM前（43-24.4 ka）SCSDW维持中等含氧状态；LGM至末次冰消期（24.4-11.7 ka）出现长期缺氧环境，期间8次浊流事件带来短暂氧合；全新世（11.7 ka至今）恢复富氧状态。RSTE与生物遗迹组合的协同变化证实该模式可靠性。

2. 流动强度重建
S?S?粒径分析显示：LGM前SCSDW流速中等（平均10-15 μm）；LGM-冰消期流速增强（峰值达18 μm）；全新世显著减弱（8-10 μm）。这种"冰期强、间冰期弱"的反常模式与全球温盐环流变化同步。

3. NPIW影响评估
关键发现包括：

• 1700米以深SCSDW的氧化状态与南大洋上绕极深层水(Upper Circumpolar Deep Water, UCDW)高度同步，而与NPIW记录存在显著时滞
• 仅在Heinrich事件1期间，NPIW可能影响SCSDW上边界（<1700米）
• SCSDW流动强度变化主要响应UCDW输入变化，而非NPIW驱动

结论与意义
这项研究首次通过多指标耦合分析证实：末次冰期NPIW未能显著渗透至南海深层水系统。这一发现修正了"冰期NPIW南侵"的传统观点，确立UCDW作为SCSDW主要控制者的地位。从机制上看，SCSDW氧化状态受控于源区UCDW的通风强度，而流动强度变化则反映冰期南极绕极流增强导致的深层水输送增加。该成果为构建准确的冰期太平洋碳循环模型提供关键边界条件，同时揭示大洋深层"碳封存"过程可能存在显著的区域异质性。未来研究需重点关注水团相互作用的"临界深度阈值"现象，这对预测现代海洋碳汇功能对气候变化的响应具有启示意义。