始新世中期气候适宜期巴黎盆地海相软体动物揭示的超高温季节性格局及其古气候模拟意义

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Middle Eocene hyperthermal seasonality from Paris Basin marine mollusks

本刊推荐：为揭示古高温事件(MECO)对中纬度沿海季节性的影响，研究人员通过高分辨率地球化学分析(δ18O和Δ47)重建巴黎盆地软体动物壳体的古温度记录。研究发现MECO期间夏季水温飙升10°C达41°C，而冬季温度稳定，形成22°C的季节梯度，表明该时期存在"超高温夏季地中海气候"。该成果为理解当前温室气体驱动下的气候变暖区域响应提供关键古气候类比。

　　

在地球漫长的气候演变史中，始新世中期气候适宜期（Middle Eocene Climatic Optimum, MECO）作为距今约4000万年的典型超高温事件，因其与当代全球变暖相似的温室气体驱动机制而备受关注。尽管深海记录已揭示MECO期间全球升温4-6°C的宏观趋势，但限于传统代理指标分辨率，学界对关键气候要素——季节性温度波动的认知始终存在空白。特别是中纬度沿海生态系统的响应模式，作为气候变化的放大器，其季节性重构对预测未来区域气候格局具有至关重要的意义。

近期发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》的研究通过创新性整合多指标地球化学分析，首次实现了对MECO事件巴黎盆地沿海水温季节性格局的高精度解析。研究团队选取巴黎盆地北部Chaven?on、Le Guépelle和Chars剖面出露的三种浅海软体动物化石：螺类Torquesia sulcifera、双壳类Bicorbula gallica和Orthocardium porulosum，通过显微钻取技术沿生长轴进行高分辨率取样，结合阴极发光显微镜和X射线衍射严格筛选未蚀变文石样品，确保原始环境信号的完整性。

关键技术方法体系包含：1）利用稳定氧同位素（δ¹⁸O）序列重建水温季节性波动；2）通过团簇同位素温度计（Δ₄₇）独立约束古海水δ¹⁸O_w值，突破传统温度重建中盐度变化的干扰；3）基于地中海现代类比公式将δ¹⁸O_w转换为古盐度数据；4）通过巴黎盆地典型剖面（Sables du Guépelle组等）的精细生物地层框架（钙质超微化石NP16带）实现与全球MECO事件的精确对比。

4. 结果

4.1 温度与盐度演化规律

δ¹⁸O值记录显示明显季节性周期，其中B. gallica的波动幅度最大（-1.2‰至-8.9‰）。Δ₄₇温度计算揭示MECO鼎盛期夏季水温达41±4°C，较事件前（32±2°C）显著提升，而冬季水温稳定在19±2°C。盐度重建表明夏季高盐（~30 psu）与冬季低盐（~25 psu）的交替模式，反映干湿季分明的水文格局。

4.2 季节性梯度放大效应

温度季节梯度从MECO前的12°C扩展至事件峰值的22°C。这种不对称增温与海水δ¹⁸O_w-温度关系图中呈现的蒸发-降水平衡变化吻合：夏季高温伴随δ¹⁸O_w正偏（强化蒸发），冬季负偏（淡水输入增加），证实"冬雨型"水文模式。

5. 讨论

5.1 气候模式重定义

研究首次提出MECO期间巴黎盆地属于"超高温夏季地中海气候"，其夏季水温较现代地中海气候基准高出10°C，季节性梯度远超现代类比。这种气候态与数值模拟揭示的中纬度季风性强降水格局（Baatsen等, 2020）高度一致，证实温室气体升高对区域水文循环的调控作用。

5.2 浅海增温放大器效应

巴黎盆地浅海温度峰值（41°C）显著高于同期热带大洋记录（如东赤道大西洋33°C），凸显陆架海对超高温事件的热量聚集效应。该发现警示当前气候模型可能低估沿海生态系统在未来变暖场景中承受的极端热应力。

5.3 古气候模拟约束价值

季节性不对称增温模式（冬季稳定+夏季激增）为检验气候模型对中纬度响应机制提供关键锚点。研究表明在CO₂浓度>1000 ppm条件下，中纬度地区可能呈现"热季更热、干季更干"的极化气候特征，这对预测欧洲未来夏季极端热浪和冬季降水重构具有启示意义。

这项研究通过开创性的多代理指标耦合分析，将古气候重建的时间分辨率提升至季节性尺度，不仅精确锚定MECO事件在巴黎盆地的地层位置，更揭示出温室地球中纬度气候的极端化特征。其建立的"超高温地中海气候"模型为理解全球变暖区域响应提供新范式，凸显地质记录对完善气候预测模型不可替代的约束价值。