末次冰期-间冰期旋回中北大西洋副极地与副热带环流区表层水团的千年尺度变化

本研究通过IODP站点U1314和U1313的沉积记录，结合浮游有孔虫群落、δ18 O和冰筏碎屑(IRD)分析，首次揭示了末次冰期-间冰期旋回中北大西洋副极地(SPG)与副热带(STG)环流区表层水团动态变化。研究发现MIS 5e和全新世期间STG北扩，而H事件导致极地水团南侵，海洋锋面系统迁移显著影响热量输送，为理解北大西洋环流对气候突变的响应机制提供了新证据。

　　

在探索地球气候系统演变的过程中，北大西洋环流的变化始终是科学家们关注的焦点。这片海域如同全球气候的"开关"，其表层水团的动态变化直接影响着热量和盐分的输送，进而调控着全球气候模式。然而，关于末次冰期-间冰期旋回中副极地环流(SPG)与副热带环流(STG)之间水团交换的千年尺度变化，科学界仍存在诸多未解之谜。特别是在冰期气候突变事件（如Heinrich事件）期间，不同水团如何相互作用？海洋锋面系统如何迁移？这些问题对于理解过去气候变率及其对未来的启示至关重要。

为了回答这些问题，中国的研究团队对国际大洋发现计划(IODP)站点U1314（副极地环流区）和U1313（副热带环流区）的沉积物进行了系统研究。通过X射线荧光(XRF)扫描、浮游有孔虫群落统计、冰筏碎屑(IRD)计数和δ¹⁸
O分析，重建了过去15万年来表层水团的演变历史。研究结果发表在《Global and Planetary Change》上，首次完整揭示了末次冰期旋回中两大环流系统的动态耦合关系。

研究采用了多项关键技术：1) XRF扫描获取沉积物元素组成（Fe、Ti、Ca等）；2) >63μm组分浮游有孔虫群落统计（鉴定到种级）；3) >150μm组分IRD颗粒计数；4) 质谱法测定有孔虫δ¹⁸
O；5) ¹⁴
C-AMS测年结合LR04氧同位素地层建立高精度年代框架。

5.1 倒数第二次冰消期至MIS 5阶段
研究发现MIS 5e盛期（130-120ka）STG显著北扩，U1313站点亚热带种占比>30%，而SPG的U1314站点以过渡种为主（>90%），表明北大西洋过渡水团(NATW)影响增强。晚MIS 5e（120-116ka）亚极地水团开始入侵STG，海洋锋面系统逐步南移。MIS 5d-5a期间识别出6次冷却事件(C25-C20)，U1314站点极地种N. pachyderma最高达100%，反映极地锋(PF)南移至中纬度。

5.2 MIS 4-2阶段
MIS 4期间极地水团主导SPG，而STG在MIS 3早期（60-49ka）受NATW影响。H事件期间（H1-H5），亚极地锋(SAF)南移至U1313以南，导致STG收缩。值得注意的是，末次冰盛期(LGM)STG出现异常温暖现象，U1313站点过渡种占比达60%，可能与冰筏带阻碍了北大西洋暖流(NAC)北上有关。

5.3 末次冰消期至全新世
H1事件期间极地水团影响范围最大，U1314站点N. pachyderma达100%。全新世以来亚热带种在STG快速增加（U1313站点>30%），Azores锋(AzF)北移反映现代环流格局建立。

这项研究系统揭示了冰期-间冰期旋回中北大西洋水团变化的时空差异：1) MIS 5e和全新世STG北扩与NATW增强相关；2) 冰期冷却事件导致极地水团南侵幅度存在区域差异；3) LGM期间STG异常温暖可能改变了传统经向环流模式。这些发现为理解大洋环流对气候突变的响应机制提供了关键证据，对预测未来气候变化背景下环流重组具有重要意义。特别是研究发现冰期北大西洋可能存在"双模态"环流状态——极地水团控制高纬度而暖水积聚在STG，这一现象可能对解释冰期气候不稳定性提供新思路。