晚第四纪阿古拉斯回流区上层水体生产力与水文变化的浮游有孔虫记录及其古气候意义

本研究通过分析IODP U1475站点的浮游有孔虫相对丰度与稳定氧同位素(δ18O)数据，重建了阿古拉斯回流区(ARC)过去350 ka的海洋环境演变。研究发现冰期(MIS 4/2)因南半球西风带增强导致生产力上升，而MIS 8/6则因亚热带表层水(STSW)输入减少生产力。揭示了亚热带锋面(STF)迁移与ARC强度变化对区域碳循环的关键调控，为理解印度洋-大西洋通道气候反馈机制提供新证据。

　　

在浩瀚的印度洋西南角，阿古拉斯回流区(Agulhas Return Current, ARC)如同一条动态的"海洋传送带"，将热带温暖水体与南极寒冷水域紧密相连。这个区域不仅是全球热盐循环的关键节点，更是理解气候突变事件的"温度计"。然而，与备受关注的阿古拉斯泄漏区相比，ARC区域古海洋学研究长期存在数据空白——究竟冰期-间冰期旋回中，上层水体生产力如何响应亚热带锋面(Subtropical Front, STF)的迁移？ARC强度变化又如何影响区域碳循环？

为解答这些问题，Birbal Sahni古科学研究所的Divya Verma团队对国际大洋发现计划(IODP) U1475站点的沉积岩芯展开多指标分析。该站位位于南阿古拉斯海台(2669米水深)，正处于现代STF的核心区域。研究人员通过浮游有孔虫群落组合与壳体δ¹⁸O的协同解读，首次系统重建了该区域过去35万年的古海洋学演变史。这项发表于《Quaternary International》的研究，犹如打开了一扇窥探南印度洋古气候动力学的时空之窗。

关键技术方法包括：1) 对IODP 361航次获取的240个沉积样品进行浮游有孔虫群落统计；2) 选取表层种Globigerina bulloides壳体进行稳定氧同位素(δ¹⁸O)测试；3) 通过生态标志种组合(如左旋Neogloboquadrina pachyderma)追踪水团边界变化；4) 结合δ¹⁸O_G.bulloides与群落生产力指标建立年代框架。

【上层水体水文与生产力变化】
δ¹⁸O_G.bulloides记录揭示出显著的冰期-间冰期波动(1.2-4.1‰)。特别值得注意的是，MIS 4/2冰期出现异常高生产力，这与南半球西风带增强驱动的亚南极表层水(Sub-Antarctic Surface Water, SASW)入侵相关。而MIS 8/6冰期却呈现生产力低谷，研究者认为这与ARC增强输送的贫营养亚热带表层水(Subtropical Surface Water, STSW)主导有关。

【亚热带锋面迁移的生态响应】
热带-亚热带组合的相对丰度变化揭示STF在冰期向北迁移达4-5个纬度。Termination II期间(MIS 6/5过渡)，冷水种N. pachyderma的突然消失标志着STF的快速南撤，伴随温跃层加深和营养盐重组。

【ARC强度与全球气候关联】
研究发现ARC强度与阿古拉斯泄漏存在"跷跷板效应"：当STF北移压缩泄漏通道时(如MIS 2)，ARC输送增强；而在间冰期STF南移阶段，更多暖水通过泄漏进入大西洋，可能通过改变大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)影响全球热输送。

这项研究的重要突破在于首次量化了ARC区域生产力对STF迁移的差异化响应：早冰期(MIS 8/6)以STSW主导的低生产力模式，与晚冰期(MIS 4/2)的SASW高生产力状态形成鲜明对比。这种差异可能源于全球冰量对西风带位置的调控——末次冰盛期(LGM)更强的风力将更多营养盐推入ARC区域。

更深远的意义在于，该成果为"热带-极地气候遥联"理论提供了关键证据：ARC强度的千年尺度波动可通过调节印度洋热量再分配，进而影响季风系统。特别是发现MIS 6向MIS 5过渡期存在显著水文重组，这为预测当前全球变暖背景下STF可能的南移及其对碳泵的影响提供了地质参照。正如研究者强调的，阿古拉斯海台犹如记录南半球中纬度气候变化的"黑匣子"，其沉积档案中封存的古海洋学信息，将继续为解密全球气候系统的级联效应提供钥匙。