南海现代中深层环流格局及其成因

图1、南海与西太平洋海水现代年均氧饱和度横剖面图。左图中的红色双曲线代表横剖面的位置和范围,右图为海水氧饱和度沿该线按经度和水深的横剖面图。由Ocean Data Viewer 软件根据WOA05 数据绘制。

        南海现代的中深层水来自太平洋的中层水,以海槛深度约2000 米的巴士海道作为主要的交换通道(图1,约120oE 的位置)。太平洋中层水密度较大、盐度较高,通过巴士海道进入南海北部后下沉,形成“深水瀑布”(Qu et al.,2006)。由图1可知,巴士海道西侧的南海中深层水团垂向混合很强,南海海水的氧饱和度显示中深层海水的流动方向是自北向南的。南海北部的深部环流沿陆坡抵达南部陆坡后折返,在北部上升并再次通过巴士海道,于2000 米水深处流出南海进入西太平洋(Qu et al., 2006)。这种环流格局造成巴士海道两侧西太平洋和南海的中上层水团性质相似、成层性都很强(图1),但中深层水团性质差异明显,东边西太平洋一侧的水团成层性很强,盐度和密度较大,含氧量较高,而西边南海一侧的中深层水团混合强烈,盐度和密度较小,含氧量偏低。

        南海和西太平洋中深层水团差异的直接原因是6.5Ma 前巴士海道的隆起约束了南海与西太平洋深层水的交换(Huang et al., 1997),再进一步追根溯源则与新生代西南太平洋和亚洲东南部的板块构造运动密切相关(Hall, 2002),从整个晚第三纪来看,冰盖的生长导致的太平洋中深层水团性质的变化也是一个巨大的背景。至少在巴士海道形成之前,南海与西太平洋的中深层水体交换是不受约束的,南海的中深层水团性质与西太平洋的差异不会像现在这样明显,在构造作用的大背景下冰盖生长对水团性质的影响将是一个主要的原因。

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下一个冰河世纪何时到来?

        约2万年前的末次盛冰期,全球海平面相对于现在下降120-140米,高纬海区的海表温度下降10-15摄氏度,热带海区也降温3-5摄氏度,山脉的雪线很低,大陆冰川和山岳冰川向热带扩展,以至于一半的北美洲被冰川覆盖。那是一个严寒主导的冰河世纪!

        我们现在所处的年代属于全新世的气候温暖适宜期,相对于两万年前的冰河世纪,这样适合人类繁衍的年代已经延续了1万年了。地表气候就从严寒的末次盛冰期过渡到温暖的全新世,只用了短短的几百年,末次冰消期融掉了绝大部分的冰川,上涨的海平面吞噬了广阔的大陆架,在2万年里,地表气候经过了两个极端状态的转型-从冰期过渡到间冰期。在地质历史时期,类似于2万年前的末次冰期还有很多时段,类似于全新世的间冰期也与冰期一一对应,至少5百万年来,地表气候是在一个接一个的冰期、间冰期旋回中周而复始着,重复着一个又一个的轮回!

        在这样的气候周期轮回中,很多气候替代性指标都显示出相同的冰期旋回,比如大气的二氧化碳浓度、海水表层温度、季风降雨和海洋的生产力。这一切自然的变化似乎都受到某种有规律波动的外力驱动!

        地表的温暖适宜期已经延续了1万年了,下一个冰河世纪何时到来呢

图1 自上而下:南海ODP1143站底栖有孔虫d18O,代表全球冰量;南极冰芯气泡里的二氧化碳,代表大气二氧化碳浓度;洛川黄土的磁化率,代表东亚夏季风强度。三个气候替代性指标都遵循相同的冰期、间冰期旋回规律,尽管存在明显的相位差。该图由黄维加工着色。

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地球好比人体的生理系统,牵一发而动全身!

        据天体物理学研究,地球形成46亿年中太阳辐射强度增加约30%(其中显生宙占5%)。理论上说,太阳辐射强度波动10%就足以引起全球海洋蒸发干枯或全部冻结成冰。但事实上即使出现冰期/间冰期,地表平均温度变化也仅在10摄氏度。证明地球上存在某种内部动态平衡,其中生物界起了关键性的积极作用。二十世纪七十年代,James Loverlook提出“盖雅学说”,认为地球是有生命的,能够自我调节。

 (地神盖雅,图片来自archann.deviantart.com)

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