晚新生代西太平洋古海洋環(huán)境演化過程與機(jī)制

李鐵剛，秦秉斌，萬世明，姚政權(quán)，鄒建軍，劉焱光，喬淑卿，徐兆凱，孫晗杰，南青云，常鳳鳴，熊志方

（1.自然資源部 第一海洋研究所，山東 青島 266061；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室 海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237；3.中國科學(xué)院海洋研究所 海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071）

新生代構(gòu)造演化對(duì)現(xiàn)代全球地理、氣候和環(huán)境格局的形成起了決定性作用[1]。其中，在西太平洋塑造了全球面積最大的表層暖水聚集區(qū)——西太平洋暖池（簡(jiǎn)稱西太暖池）。西太暖池是現(xiàn)代最重要的熱量和水汽源區(qū)之一，是區(qū)域乃至全球氣候變化的“引擎”[2-3]。西太暖池主要通過“海洋隧道”和“大氣橋梁”兩種途徑影響中國近海[4]、北太平洋[5]和印度洋[6]等區(qū)域，形成了大時(shí)空尺度的遙相關(guān)[7]。在西太暖池的形成演化過程中，印尼海道或印尼貫穿流是關(guān)鍵的“操盤手”，印尼海道的開合和印尼貫穿流的強(qiáng)弱變化控制了從西太暖池向東印度洋的水體輸送和熱量傳輸[8-9]。而北太平洋高緯區(qū)域的海洋過程，如北太平洋中層水（North Pacific Intermediate Water，NPIW），則有可能是低緯過程演化的“幕后黑手”，作為全球大洋翻轉(zhuǎn)環(huán)流系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，NPIW 對(duì)低緯過程能產(chǎn)生重要影響[10-11]。在中國近海，與西太暖池和高緯過程密切關(guān)聯(lián)的海平面、黑潮和季風(fēng)等營力環(huán)境是中國近海滄海桑田巨變的“直接推手”，是影響我國東部陸架海環(huán)境演化的驅(qū)動(dòng)因素[12-13]。此外，在碳循環(huán)研究領(lǐng)域，西太平洋存在一系列受高低緯過程影響的碳源-匯機(jī)制[14-15]，針對(duì)西太平洋地質(zhì)歷史時(shí)期的碳循環(huán)過程和機(jī)制研究，有助于發(fā)現(xiàn)海洋碳匯資源新路徑，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的“新抓手”。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 上新世以來西太平洋暖池演化及其機(jī)理

上新世以來隨著構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和海平面升降，西太暖池經(jīng)歷了巨大變化。具體來說，上新世以來西太暖池的演化過程呈階段性特征，在西太暖池“雛形”形成后，約在距今3—4 Ma 期間現(xiàn)代暖池形成[8,16]；在2.7 Ma以及2.0 Ma 左右西太暖池對(duì)西北太平洋等周邊海域的影響階段性加強(qiáng)[17]（圖1）；在1.1 Ma 前后西太暖池核心區(qū)逐步開始擴(kuò)張，直至0.8 Ma 西太暖池邊緣區(qū)與核心區(qū)的上層水體結(jié)構(gòu)趨于一致[18]（圖1）。隨后，西太暖池強(qiáng)弱程度仍發(fā)生過變化，比如，西太暖池溫躍層深度在中更新世革命事件之后減弱,在距今約0.15 Ma之后又再次加強(qiáng)[19]。同時(shí)，西太暖池的演化過程與青藏高原加速隆升、東亞季風(fēng)增強(qiáng)和北半球冰蓋的起始時(shí)間均大體相當(dāng)，說明這一系列重大海洋、氣候事件之間可能存在聯(lián)系[20-22]。

圖1 上新世以來西太暖池演化的古海學(xué)證據(jù)Fig.1 Paleooceanographic evidence for the evolution of Western Pacific Warm Pool since the Pliocene

關(guān)于上新世以來西太暖池演化的機(jī)制存在諸多爭(zhēng)議。有研究推測(cè)西太暖池的演化過程是伴隨著晚新生代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而階段性發(fā)生，認(rèn)為巴拿馬海峽的關(guān)閉、澳大利亞板塊北移和印尼海道開合是西太暖池和西邊界流系統(tǒng)形成的前提，而菲律賓海板塊的逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)則是西太暖池強(qiáng)化和黑潮最終形成的條件，上述過程也與一些全球規(guī)模的氣候環(huán)境事件的發(fā)生時(shí)間相當(dāng)[23-25]。隨著研究的深入，關(guān)于西太暖池演化的機(jī)制問題逐漸產(chǎn)生爭(zhēng)議。比如，西太暖池核心區(qū)浮游有孔蟲δ18O 記錄表明，印尼海道收縮或海平面降低有利于西太暖池?cái)U(kuò)張[8]；但也有研究認(rèn)為印尼海道的打開并不能阻止西太暖池的發(fā)展，只是使暖池的位置向印度洋移動(dòng)[9]。另外，在軌道時(shí)間尺度上，西太暖池表層海水溫度、溫躍層深度以及生產(chǎn)力等要素均存在顯著的歲差周期[26]，而其中確切的機(jī)制尚待進(jìn)一步論證。

1.2 上新世以來印尼海道/印尼貫穿流演變及其氣候效應(yīng)

作為西太暖池的主流系之一，印尼貫穿流是連接太平洋和印度洋間的唯一通道，調(diào)節(jié)著太平洋和印度洋間的溫鹽平衡[6]（圖2）。印尼貫穿流不僅是全球溫鹽環(huán)流在低緯海區(qū)的關(guān)鍵組成部分，也可將西太暖池的熱帶氣候效應(yīng)放大或遙相關(guān)到高緯海區(qū)[27-29]。目前，印尼貫穿流相關(guān)的古海洋學(xué)研究已取得了一些進(jìn)展，至少明確了印尼貫穿流演化的潛在規(guī)律。在千年尺度上，望加錫海峽兩側(cè)溫鹽記錄的對(duì)比以及內(nèi)部溫躍層溫度的重建結(jié)果顯示，印尼貫穿流演化主要和類ENSO（El Ni?o-Southern Oscillation）有關(guān)，印尼貫穿流在類El Ni?o 狀態(tài)下增強(qiáng)[30-31]，這一論斷也與現(xiàn)代觀測(cè)一致[32]。在軌道尺度上，海平面變化可通過影響區(qū)域內(nèi)海道連通性的方式影響印尼貫穿流的強(qiáng)弱[33-34]，而且冰期/間冰期旋回中的海平面上升將導(dǎo)致印尼貫穿流從表層流主導(dǎo)轉(zhuǎn)換為溫躍層流主導(dǎo)[35-36]。另外，印尼貫穿流的演化往往呈現(xiàn)出顯著的歲差周期，暗示亞洲季風(fēng)以及熱帶輻合帶等低緯過程也是影響軌道時(shí)間尺度上印尼貫穿流強(qiáng)弱變化的重要因素[37-38]?？傊旰蛙壍罆r(shí)間尺度上印尼貫穿流均發(fā)生了顯著的變化，并與海平面、類 ENSO 氣候態(tài)、東亞季風(fēng)和熱帶輻合帶密切相關(guān)，然而其中的作用機(jī)制尚不清晰。在構(gòu)造尺度上，上新世以來印尼貫穿流的演化主要受控于印尼海道開合，然而相關(guān)的研究少之甚少?；跇?gòu)造地質(zhì)學(xué)分析，上新世印尼海道的關(guān)閉對(duì)區(qū)域內(nèi)洋流演化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響[24,39-40]，然而構(gòu)造地質(zhì)證據(jù)往往容易被板塊俯沖等構(gòu)造活動(dòng)破壞[22]，因此這些研究中印尼海道的具體關(guān)閉模式與時(shí)間仍存在巨大分歧。

圖2 現(xiàn)代印尼貫穿流對(duì)區(qū)域以及全球氣候的影響[29]Fig.2 The regional and global climate influence of modern Indonesian throughflow[29]

事實(shí)上，印尼海道/印尼貫穿流演化對(duì)區(qū)域和全球氣候的具體影響機(jī)制也不完全清晰。區(qū)域上，印尼海道/印尼貫穿流演化直接控制西太暖池和東印度洋暖池間的熱量和淡水平衡，從而可影響印-太暖池水文循環(huán)狀況[6]。一方面，印尼海道收縮/印尼貫穿流減弱會(huì)抑制印-太暖池間水體交換，使東印度洋表層海水溫度降低[24,34]，但對(duì)西太暖池表層海水溫度的影響則還存在分歧[41-42]。另一方面，印尼貫穿流水體來源（北源/南源）的變化也會(huì)影響區(qū)域內(nèi)水體性質(zhì)，印尼海道收縮或者千年尺度快速變冷事件可能有利于低溫、低鹽、低氧的NPIW 進(jìn)入并影響印尼貫穿流區(qū)域[23,43]，而目前關(guān)于這方面的研究還比較薄弱。從全球氣候系統(tǒng)的角度，目前僅僅認(rèn)識(shí)到上新世印尼海道收縮可使全球溫鹽環(huán)流減弱，并抑制高低緯熱量交換，從而是引發(fā)北半球大冰期的前提條件之一[44-45]。

1.3 晚第四紀(jì)北太平洋中層水演化和白令海峽開合及其環(huán)境效應(yīng)

要充分厘清地質(zhì)歷史時(shí)期西太暖池及其主流系演化的過程與機(jī)制，就繞不開高緯過程?，F(xiàn)今北太平洋由于表層較低的鹽度并不發(fā)育深層水，而是發(fā)育NPIW。NPIW 主要源自鄂霍茨克海，廣泛分布在北太平洋亞熱帶300～800 m 水深的海域[46]（圖3）。古海洋學(xué)研究發(fā)現(xiàn)NPIW 源區(qū)與通風(fēng)狀況在冰期旋回中發(fā)生了顯著變化[47-50]。冰期時(shí)，NPIW 攜帶的營養(yǎng)鹽可以進(jìn)入熱帶東太平洋溫躍層底部，其上涌將有助于維持冰期較低的大氣[11]。介形蟲證據(jù)還顯示，新仙女木冷事件時(shí)期，NPIW 強(qiáng)化對(duì)印尼貫穿流區(qū)域的生物多樣性和通風(fēng)環(huán)境有重要的作用[43]。千年尺度上亞熱帶北太平洋中層環(huán)流通風(fēng)變化也與NPIW 的形成密切相關(guān)[10]。在末次盛冰期，NPIW 強(qiáng)化并向低緯擴(kuò)張是影響東太平洋冰期生產(chǎn)力變化的重要原因[51]。這些研究證實(shí)，通過NPIW 這一“海洋隧道”，北太平洋高緯過程對(duì)低緯熱帶太平洋的海洋環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)施加了顯著影響，與低緯過程之間存在遙相關(guān)。北半球高緯過程影響熱帶水文循環(huán)演化的證據(jù)也在位于低緯的石筍和海洋沉積檔案中被廣泛發(fā)現(xiàn)[52-53]。在軌道時(shí)間尺度上，高緯持續(xù)降溫被認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)熱帶東太平洋冷舌形成和發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力[54]。

白令海峽作為連接北冰洋與北太平洋的唯一通道，也是北太平洋低鹽水影響北冰洋和亞北極北大西洋的重要途徑（圖3）。白令海峽貫穿流影響北冰洋的熱鹽收支、水體層化、生態(tài)系統(tǒng)和海冰活動(dòng)[55-58]。白令海峽的開啟極大地縮短了太平洋和大西洋的聯(lián)通距離，并在控制全球氣候波動(dòng)、北極區(qū)域氣候以及亞北極大西洋深層水對(duì)流等方面起著重要作用[59]。然而由于缺乏有效的地學(xué)重建手段[60]，過去針對(duì)晚第四紀(jì)白令海峽開合狀態(tài)及其影響的研究較少。對(duì)中、晚更新世等時(shí)間尺度的白令海峽的開啟多基于全球相對(duì)海平面的變化進(jìn)行推斷，忽略了冰川均衡調(diào)整等局部因素的影響[59,61]。而白令海峽開啟對(duì)全球氣候變化影響的討論多基于數(shù)值模擬研究，沒有有效地質(zhì)指標(biāo)的證據(jù)支持。

圖3 西北太平洋年均表層海水溫度、表層環(huán)流和北太平洋中層水Fig.3 Schematic of annual mean surface seawater temperature,surface circulation and North Pacific Intermediate Water in the North Pacific

1.4 第四紀(jì)中國東部陸架環(huán)境演化及其機(jī)制

中國東部陸架是全球海陸相互作用最為活躍的地區(qū)之一，也是西太平洋溝-弧-盆體系的重要組成部分，因此中國東部陸架環(huán)境演化機(jī)制十分復(fù)雜[12-13]。西太平洋暖池及其主流系向中高緯度地區(qū)輸送的熱量、物質(zhì)和水汽，對(duì)我國東部陸架沉積環(huán)境及東亞氣候具有深遠(yuǎn)的影響。此外，第四紀(jì)以來冰期旋回中海平面波動(dòng)最大可達(dá)百余米[63]，海平面變化對(duì)中國東部陸架環(huán)境產(chǎn)生了重要影響，形成了以海侵-海退為主要特征的沉積體系[12]。同時(shí)，受以河流為紐帶的源-匯系統(tǒng)的控制，全球約2/3 的物質(zhì)沉積到陸架邊緣海，這些巨量入海物質(zhì)對(duì)陸架邊緣海乃至全球大洋的沉積作用、生物地球化學(xué)過程和海洋生態(tài)環(huán)境等都具有巨大影響[64]。在氣候和海平面變化的影響下，我國東部陸架形成了極具特色、富有機(jī)碳的泥質(zhì)沉積體系，埋藏了大量有機(jī)碳[65]，具有顯著的長期碳匯效應(yīng)，在區(qū)域和全球碳循環(huán)中具有重要作用。

東部陸架沿海地區(qū)作為我國人口密度最大的區(qū)域和生產(chǎn)活動(dòng)中心，其經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)對(duì)國家發(fā)展至關(guān)重要。因此，對(duì)中國東部陸架第四紀(jì)環(huán)境演化及有機(jī)碳埋藏開展研究，揭示其受控機(jī)制，對(duì)深入理解這一區(qū)域沉積環(huán)境變化、有機(jī)碳埋藏及其對(duì)西太暖池及其主流系、全球海面與氣候變化的響應(yīng)，以及評(píng)估未來氣候變化對(duì)沿海人民生命財(cái)產(chǎn)安全的影響具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。近年來，隨著我國海洋專項(xiàng)調(diào)查與研究的投入加強(qiáng)，圍繞中國東部大陸物質(zhì)從源到匯的過程和沉積環(huán)境演化，學(xué)術(shù)界已經(jīng)開展了大量研究，取得了眾多研究成果。特別是建立了渤海和黃海第四紀(jì)軌道尺度上的地層年代框架和沉積環(huán)境演化序列（圖4）[12-13,66-67]，從陸架沉積中揭示了黃河貫通入海的時(shí)代，推動(dòng)了對(duì)黃河演化這一重要科學(xué)問題的認(rèn)識(shí)[68]；闡明了我國東部近海沉積物粒度、現(xiàn)代沉積速率的分布特征和規(guī)律，定量分析了黃、渤、東海的沉積物來源和沉積物收支[65,69]，深化了對(duì)我國東部陸架沉積物源匯過程的認(rèn)識(shí)；初步估算出中國東部陸架海沉積有機(jī)碳埋藏量約為13 Mt/a，其中現(xiàn)代有機(jī)質(zhì)埋藏量約占54%[70-71]。上述研究為深入理解陸架第四紀(jì)沉積環(huán)境變化提供了重要資料。

圖4 渤海海域第四紀(jì)海侵對(duì)比Fig.4 Comparison of marine transgression during the Quaternary in the Bohai Sea

1.5 新生代構(gòu)造-氣候驅(qū)動(dòng)下的亞太沉積物源-匯過程與碳埋藏

亞洲大陸及其周邊的西太平洋區(qū)域是全球最大、最具特色的沉積物源-匯系統(tǒng)[72]。在與西太暖池及其主流系密切相關(guān)的亞洲季風(fēng)的影響下，該區(qū)域接收了來自于青藏高原—喜馬拉雅山脈充沛風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物的輸入。由此可以推斷，與構(gòu)造隆升和亞洲季風(fēng)系統(tǒng)密切相關(guān)的、以青藏高原—喜馬拉雅山脈為范例的亞洲地區(qū)陸表物理剝蝕和化學(xué)風(fēng)化作用及其產(chǎn)物（陸源碎屑、營養(yǎng)和有機(jī)質(zhì)）的向海輸運(yùn)會(huì)明顯影響到附近海區(qū)的沉積物堆積速率、物質(zhì)組成以及海底環(huán)境，即上述沉積物源-匯過程很可能具有非常重要的海洋環(huán)境效應(yīng)[73-74]。且鑒于新生代青藏高原的階段性隆升、亞洲季風(fēng)強(qiáng)度、海平面的變化、印尼海道的開合以及印尼貫穿流等關(guān)鍵構(gòu)造-氣候環(huán)境控制因子在多種時(shí)間尺度的疊加作用，更是加劇了該區(qū)域沉積物源-匯過程和古海洋環(huán)境變遷的復(fù)雜性[74-75]。

與西太暖池及其主流系密切相關(guān)的亞洲季風(fēng)降水是陸表風(fēng)化剝蝕作用的主控因素，其風(fēng)化產(chǎn)物蘊(yùn)含著豐富的沉積物源-匯過程和碳循環(huán)信息。例如，構(gòu)造-季風(fēng)降水控制下的陸地風(fēng)化剝蝕過程不僅可以直接消耗大氣CO2，而且陸源碎屑礦物和溶解質(zhì)入海過程中常常伴隨著大量的陸源有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)（如鐵和硅等）的輸入，進(jìn)而通過生物地球化學(xué)過程對(duì)碳循環(huán)產(chǎn)生潛在影響[14,76]。此外，冰期低海平面時(shí)西太平洋寬廣陸架的廣泛出露及這些出露陸架上松散硅酸鹽沉積物的強(qiáng)化學(xué)風(fēng)化作用也可以消耗大量的大氣CO2[15,77]（圖5）?？梢?，厘清構(gòu)造-氣候驅(qū)動(dòng)下的亞洲大陸與鄰近海洋的沉積物源-匯過程及其在全球碳循環(huán)中的貢獻(xiàn)，對(duì)于理解新生代全球變冷和解釋冰期旋回大氣變化之謎均具有重要科學(xué)意義。

圖5 第四紀(jì)冰期旋回中黑潮源區(qū)周邊的陸表風(fēng)化剝蝕作用過程及其產(chǎn)物入海的碳循環(huán)效應(yīng)Fig.5 Schematic model of continental surface processes associated with physical erosion and chemical weathering,as well as the carbon cycle impact of thus produced materials in the Kuroshio source region during the Quaternary glacial-interglacial cycles

2 存在的問題

2.1 西太暖池演化多元多時(shí)間尺度的主控因子存在爭(zhēng)議

目前，關(guān)于上新世以來西太暖池的演化歷史及其機(jī)制仍然存在較大的不確定性。特別是，對(duì)一些區(qū)域構(gòu)造變動(dòng)和全球氣候演變的特征時(shí)期，包括西太暖池范圍的脹縮和位移、區(qū)域水文氣候以及水體結(jié)構(gòu)等現(xiàn)代暖池“穩(wěn)定性”的認(rèn)識(shí)相當(dāng)有限。例如，早上新世暖期熱帶太平洋的永久類El Ni?o 狀態(tài)是否真實(shí)存在？中上新世暖期暖池的經(jīng)向擴(kuò)展和熱帶太平洋東西溫度梯度加強(qiáng)程度及其機(jī)制如何？要回答上述科學(xué)問題仍需更多的西太暖池古海洋演化證據(jù)。

2.2 印尼貫穿流演化對(duì)區(qū)域和全球氣候變化的影響尚不清晰

目前，關(guān)于印尼貫穿流演化的作用機(jī)制存在明顯分歧。具體來說，對(duì)軌道時(shí)間尺度上印尼貫穿流演化的細(xì)節(jié)過程的認(rèn)識(shí)還很粗糙，其作用機(jī)制并不明確。在長時(shí)間尺度上，上新世以來印尼海道/印尼貫穿流的演化呈現(xiàn)階段性，缺乏連續(xù)的長時(shí)間尺度演化記錄。另外，印尼海道/印尼貫穿流的演化在千年-軌道-構(gòu)造時(shí)間尺度上確實(shí)可能對(duì)區(qū)域和全球氣候產(chǎn)生重要影響，然而這些研究往往是片段式的，沒有形成系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)。

2.3 北太平洋高緯過程與熱帶太平洋低緯過程的聯(lián)動(dòng)模式還未明確

NPIW 冰期旋回以及白令海峽開合等關(guān)鍵的北太平洋高緯過程無疑會(huì)對(duì)低緯過程乃至全球氣候施加影響。冰期旋回中NPIW 源區(qū)以及強(qiáng)度變化將影響NPIW 的分布范圍、滲透深度和水團(tuán)中的碳、營養(yǎng)鹽和溶解氧的存儲(chǔ)能力，而這些變化將如何影響熱帶太平洋的水文循環(huán)和碳循環(huán)未有定論。過去針對(duì)白令海峽開合狀態(tài)及其影響的研究則受多重因素的限制，如陸架淺水區(qū)冰期地質(zhì)記錄難以有效保存，冰消期沉積物易受海冰侵蝕，深水海盆區(qū)年代框架存在爭(zhēng)議和有效地學(xué)重建手段缺乏等。

2.4 中國東部陸架沉積環(huán)境和碳埋藏過程對(duì)低緯過程與氣候變化的響應(yīng)機(jī)制沒有定論

目前我國東部陸架多數(shù)晚第四紀(jì)沉積記錄研究側(cè)重在河口到內(nèi)陸架，對(duì)中外陸架的研究關(guān)注不夠，對(duì)更長地質(zhì)歷史如第四紀(jì)的源-匯過程和沉積環(huán)境研究很少。在陸架沉積有機(jī)碳埋藏研究方面，現(xiàn)代海洋沉積碳儲(chǔ)量的估算因空間分布局限和站位覆蓋率不足還存在很大的不確定性，對(duì)我國東部陸架沉積有機(jī)碳埋藏、保存及其對(duì)沉積過程的響應(yīng)的理解還不夠深入。上述問題的解決是厘清中國東部陸架沉積環(huán)境和碳埋藏過程機(jī)制的前提。

2.5 亞洲大陸邊緣的碳源-匯過程對(duì)新生代全球變冷的貢獻(xiàn)亟待深入研究

目前亞洲大陸邊緣的碳源-匯過程研究工作的時(shí)間跨度往往較短，且多停留在定性與低時(shí)間分辨率層面上，因而迫切需要更長時(shí)間跨度上更多海洋沉積物巖芯記錄的進(jìn)一步補(bǔ)充，尤其是在定量和更高時(shí)間分辨率方面。而且，當(dāng)前國內(nèi)外相關(guān)研究對(duì)新生代青藏高原隆升背景下碳源-匯長期過程對(duì)全球氣候環(huán)境影響的重視程度不夠。厘清構(gòu)造-氣候驅(qū)動(dòng)下的亞洲大陸邊緣及鄰近海洋的碳源-匯過程，及其在全球碳循環(huán)中的貢獻(xiàn)或可為理解新生代全球變冷提供新的啟示。

3 研究展望

3.1 多指標(biāo)、多時(shí)間尺度、多學(xué)科以及多圈層開展西太暖池及其主流系演化、機(jī)制以及氣候效應(yīng)研究

厘清地質(zhì)歷史中西太暖池及其主流系演化過程與機(jī)理是開展西太平洋古海洋與古氣候研究的重要研究背景。建議通過多指標(biāo)方法綜合開展多時(shí)間尺度上西太暖池及其主流系的古海洋重建工作，相關(guān)指標(biāo)包括海水溫度、鹽度、水體結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)力、流通狀況、氧化還原狀況以及水團(tuán)年齡等，力求從多種海洋與氣候參數(shù)恢復(fù)西太平洋百年、千年、軌道以及構(gòu)造時(shí)間尺度的演化史。另外，可基于沉積學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)、古氣候?qū)W和古海洋學(xué)這些經(jīng)典學(xué)科的有效交叉，從地球系統(tǒng)四大圈層（大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈）相互作用角度出發(fā)來開展相應(yīng)研究工作，進(jìn)而在西太暖池及其主流系氣候效應(yīng)領(lǐng)域取得新認(rèn)識(shí)，拓展科學(xué)前沿。

3.2 從水文循環(huán)和碳循環(huán)兩大視角探究太平洋低緯過程對(duì)區(qū)域以及全球氣候的影響

低緯過程對(duì)區(qū)域以及全球氣候施加影響無非是通過水文循環(huán)和碳循環(huán)兩大類途徑。從水文循環(huán)的視角，低緯過程主要扮演“熱引擎”和“蒸汽源”角色，其中熱帶暖池及其主流系、類ENSO 過程、亞洲季風(fēng)以及熱帶輻合帶等是關(guān)鍵機(jī)制。從碳循環(huán)的視角，陸架區(qū)沉積有機(jī)碳埋藏、亞洲大陸與其鄰洋島嶼的地表化學(xué)風(fēng)化作用和大洋初級(jí)生產(chǎn)力演化等西太平洋碳源-匯過程在影響大氣以及全球碳循環(huán)中發(fā)揮了重要作用。從以上兩大視角開展研究工作，可充分認(rèn)識(shí)太平洋低緯過程對(duì)區(qū)域以及全球氣候的影響。

3.3 地質(zhì)記錄與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式可提高對(duì)西太平洋海洋與氣候變化成因的認(rèn)識(shí)

開展古海洋與古氣候數(shù)值模擬研究，并與地質(zhì)歷史資料進(jìn)行對(duì)比，可進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)過去氣候變化的物理機(jī)制和氣候反饋?zhàn)饔玫睦斫猓瑸槲磥須夂蝾A(yù)估提供科學(xué)依據(jù)。比如，上新世暖期被視為當(dāng)前氣候在未來可能出現(xiàn)的氣候相似型[78]，揭示上新世古海洋與古氣候特征，是目前開展未來氣候評(píng)估的可行性途徑之一。另外，重點(diǎn)關(guān)注典型氣候特征期（末次冰期、末次冰消期、北半球快速變冷事件等）古海洋與古氣候特征，通過精確定量重建或定性描述變化幅度的方式可為氣候模擬提供初始數(shù)據(jù)或邊界條件。

4 結(jié)語

晚新生代西太平洋通過水文循環(huán)和碳循環(huán)兩類關(guān)鍵過程，對(duì)區(qū)域乃至全球氣候變化產(chǎn)生深刻的影響。從水文循環(huán)的視角，西太暖池可通過印尼貫穿流變動(dòng)、類ENSO 過程、亞洲季風(fēng)系統(tǒng)等低緯因素，并通過與中高緯海洋、大氣過程聯(lián)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)區(qū)域和全球氣候。從碳循環(huán)的視角，熱帶因素也可通過季風(fēng)降水和海洋流系演化等，影響亞洲大陸邊緣與其鄰洋的風(fēng)化作用和生產(chǎn)力等，進(jìn)而影響全球碳循環(huán)與大氣?？梢?，圍繞西太平洋開展系統(tǒng)的古海洋環(huán)境演化研究，不僅能從學(xué)術(shù)的角度貢獻(xiàn)于低緯驅(qū)動(dòng)理論的建立與完善，而且能提高對(duì)西太平洋海洋與氣候過程機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為預(yù)測(cè)未來氣候變化與實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供科學(xué)依據(jù)。