北半球冰川作用增强后北太平洋副热带环流的强化与南移

为探究北太平洋副热带环流(NPSG)在晚新近纪气候转型期的响应机制，研究人员通过分析DSDP 296站点的浮游有孔虫δ18O和Mg/Ca数据，重建了3.8-1.8 Ma期间西北太平洋表层温盐变化。发现2.7 Ma北半球冰川作用强化(iNHG)后，黑潮(KC)输送增强导致研究区海温(SST)和盐度(SSS)显著上升，同时NPSG边界流整体强化且北界南移。该成果为预测全球变暖背景下副热带环流变化提供了地质参照。

　　

研究背景
北太平洋副热带环流(NPSG)作为全球气候调节的关键系统，其动态变化直接影响热量分配和区域气候模式。尽管现代观测显示全球变暖导致NPSG向极地扩张，但地质历史时期该环流对重大气候事件的响应机制仍不明确。晚新近纪(3.8-1.8 Ma)是北半球冰川作用(NHG)从初始(~3.6 Ma)到强化(~2.7 Ma)的关键阶段，为研究环流系统对气候突变的适应策略提供了天然实验室。然而，现有研究多聚焦单一边界流如黑潮(KC)，缺乏对整个NPSG系统的整合分析，且中纬度西北太平洋的长时间尺度温盐记录严重不足。

研究方法
中国科学院研究人员联合Laoshan Laboratory团队，对DSDP 296站点的浮游有孔虫壳体开展δ¹⁸O和Mg/Ca测试，重建3.8-1.8 Ma期间海表温度(SST)和盐度(SSS)变化。结合已发表的黑潮延伸体(KCE)、加利福尼亚流(CC)和阿拉斯加流(AC)区域数据，通过对比分析边界流温度梯度变化，揭示NPSG整体响应模式。

研究结果
1. Site 296的表层水文变化
浮游有孔虫Mg/Ca数据显示，研究区SST在2.7 Ma iNHG事件后逆势上升2-3°C，δ¹⁸O_sw指示的SSS同步增加0.5-1.0‰。这种"暖-咸化"特征表明黑潮输送增强，与底栖有孔虫δ¹⁸O记录的全球变冷趋势形成鲜明对比。

2. NPSG边界流的协同变化
KCE和CC北部区域SST在2.7 Ma后显著降低，而CC南部和AC区域SST上升。这种"南暖北冷"的偶极模式证实NPSG北界南移约2-3个纬度，同时三大边界流(黑潮、加利福尼亚流、阿拉斯加流)传输通量均增强。

3. 驱动机制解析
热带太平洋纬向SST梯度增大指示类拉尼娜状态，叠加北半球高纬冷却引起的大气环流重组，共同导致副热带高压带南压。这种配置通过增强信风强度，最终促使NPSG呈现"强化-南移"的新型态。

结论与意义
该研究首次揭示晚新近纪NPSG对iNHG事件的非对称响应：环流强度增强与边界南移并存。这一发现挑战了"冷却导致环流减弱"的传统认知，提出热带-极地气候耦合通过改变风应力场调控副热带环流的新机制。现代观测中NPSG的极向扩张可能仅是短期响应，长期变暖或重现地质时期的南移模式。成果发表于《Global and Planetary Change》，为预测未来环流变异提供关键地质约束。