2018, Vol.38
2 同济大学海洋地质国家重点实验室, 上海 200092)
表层海水温度(Sea Surface Temperature，简称SST)是大洋水体变化的重要物理性质，也是驱动大洋环流的关键因素之一[1]。例如，温盐环流系统(The global thermohaline circulation，简称THC)就是由海水温度、盐度等差异驱动的全球尺度大洋环流[2~3]。同时，在这一系统里，大西洋经向反转流[3~4]、北太平洋经向反转流[5~7]、环南极洋流[1, 8]以及Agulhas流[9~11]等区域尺度的环流，则由于携带海水温度差异等因素的影响，不仅在不同海域之间扮演着热量传输的关键角色，又在全球气候变化过程中起着极其重要的作用[2]。在环南极地区，不同海域间SST的变化不仅可以影响大洋环流的演化，而且往往显示海洋锋面的区域迁移情况，反应不同区域海水热量差异的演变过程[12~13]。
同时，近1000 ka以来，全球气候出现多次变化，在经历全球气候主导周期由40 ka斜率周期转变为100 ka偏心率周期的“中更新世气候转型”(Mid-Pleistocene Transition，简称MPT)事件之后[14~17]，在约400 ka前后，又出现了以大洋碳酸钙溶解为代表的“中布容事件”(Mid-Brunhes Event，简称MBE)[18~19]，这些全球性气候事件的发生发展势必对大洋表层热量的分布特征和区域温度差异的变化等产生一定程度的影响[20~21]。因此，通过对比南大洋环南极海域不同站位间SST变化特征，有助于进一步了解南大洋经向SST差异的演变特征，分析区域SST变化的主要影响因素及其对气候环境变化的响应。
基于此，本文在分析大洋钻探计划1170站位B孔沉积物(47°9.0344′S，146°2.9846′W；水深2705 m，图 1)，建立南塔斯曼海更新世近800 ka以来SST演化记录的基础上[22]，将通过收集对比南大洋关键海域SST记录及大气二氧化碳浓度(CO2)[23]、南极大气温度(以冰芯中δD变化为替代指标)[20]、极地冰盖体积变化(以大洋底栖有孔虫氧同位素(δ18OB)为替代指标)[24]及冰芯记录的Fe堆积速率(Fe flux)[25]等变化记录，对南大洋近800 ka以来经向区域SST变化特征及其气候变化响应等进行讨论，进而为分析南大洋水体演变提供理论基础。
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图 1 南大洋现代水体温度、盐度变化及相关站位分布示意图 (a)南大洋现代水文特征及站位示意图；(b)南大西洋至南塔斯曼海沿46°S剖面水体温度、盐度垂向变化特征STF：亚热带锋面，蓝色段画线代表现代STF位置[1]，细黑色实线条为南大洋现代年均等温线，白色箭头代表Agulhas流；底图由ODV软件利用WOA数据绘制(http://www.nodc.noaa.gov/OC5/WOA13/woadata13.html)[30] Fig. 1 Distributionof sea water temperature and salinity and site locations in the Southern Ocean. (a)Regional hydrological features and locations; (b)Change of water temperature and salinity along 46°S section. STF:the Subtropical Front[1].Blue dashed line shows the location of STF, thin black solid curves denote the annual average SST(data are from www.nodc.noaa.gov/OC5/WOA13/woadata13.html[30]), and the white arrow shows the Agulhas Current |
作为环绕地球一周的水体，南大洋在全球气候环境演变过程中有着极其重要的影响[26~27]。首先，世界大洋绝大部分的深层水体和中层水体均来源于南大洋，而环南极流更是组成了全球最大的洋流系统[28]。这一巨大的环流自西向东不间断地输送着大约(100~400)×106 m3/s(Sv)的海水[29]；其次，在南大洋，还存在几个稳定的海洋锋面，如亚热带锋面(Subtropical Front，简称STF)等(图 1a)，对于海水热量、物质等的传输及交换具有至关重要的作用，进而影响着气候环境的演变[31~33]。
现代水文学变化显示，STF作为环南极海域内一个显著锋面，对气候环境变化过程的响应明显。STF最主要的特征是在0.5个纬度的范围内，两侧海水SST的差值达到4 ℃[34~35](图 1a)。在南塔斯曼海，现代STF以南为亚南极表层水，以北为亚热带表层水，夏季温度分别为12 ℃和16 ℃，冬季则下降到8 ℃和12 ℃[1]。响应于气候环境的改变，STF往往出现不同幅度的南、北迁移[12, 33]。例如，现代夏季STF中心位于47°S附近，冬季位于45°S附近[36~37]。而在地质历史上，STF的迁移幅度甚至可以达到5~6个纬度[37~38]，从而对南大洋不同海域SST的变化产生影响[9]。
自南大西洋到南塔斯曼海沿46°S做出海水温度、盐度变化剖面，不仅反映了温度、盐度的垂向变化特征，还可以看出南大西洋海域底层水和南塔斯曼海底层水的盐度均分布在34.70 ‰~34.75 ‰ [33]。当然，由于不同区域受到不同水团的影响(图 1b)，不同深度水体的温度、盐度变化也存在一定程度的差异。例如，南塔斯曼海ODP1170站位主要受到环南极底层水上部水团的影响，而南大西洋ODP1090站位则受到环南极底层水下部水团的影响[39]。
2 材料和方法南大洋南塔斯曼海1170站位表层海水温度变化历史重建采用U37k′-SST方法[22]。测试方法为：先将样品冷冻干燥，称取3~5 g样品研磨后加入甲醇和二氯甲烷混合溶液萃取有机质，重复萃取若干次(大于4次)，将上层萃取液收集到玻璃瓶中，用氮吹仪下吹干后加入含6 %的KOH甲醇溶液进行碱水解；室温下放置约12 h后用正己烷萃取4~5次，收集到的上层萃取清液经氮吹浓缩后过硅胶柱；用二氯甲烷(内加5 %甲醇)淋洗收集烯酮组分，移至细胞瓶中进行衍生化反应(加入BSTFA)后再进行气相色谱分析。采用Finnigan Trace GC Ultra气相色谱仪测试。烯酮组分含量通过比较目标峰值与内标峰值来计算，最后根据Müller等[40~41]提出的U37k′=0.033×SST+0.044转换公式计算出SST。
所有实验分析均在同济大学海洋地质国家重点实验室完成，具体仪器分析条件和定性定量方法请参见参考文献[22]。同时，基于更加详细的生物地层事件，本文对文献[22]中近800 ka以来的ODP1170站位SST记录的年龄模式进行了部分调整[42]。进一步，基于相同的年龄矫正模式和数据测试方法，收集了南大洋部分关键区域近800 ka以来的SST演变记录，如南大西洋ODP1090站位、西南印度洋MD962077站位等，为分析南大洋经向区域SST变化提供了材料(图 1和表 1)
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表 1 本文相关站位基本信息 Table 1 Sites information in this study |
在数据分析处理过程中，不同站位SST记录的小波分析采用Grinsted等开发的Cross-wavelet & Coherence软件包[43]在Matlab软件下运行得到；地球轨道参数周期上的滤波则利用Paillard等开发的ANALYSERIES软件[44]进行分析；相同时间序列的两个指标参数的交叉频谱及其相位分析将利用美国布朗大学Howell等开发的基于Macintosh操作系统的ARAND软件包[45]来完成。在进行分析之前，对数据进行了1 ka的线性内插值处理。
3 结果近800 ka以来，全球气候环境演变的主导周期由40 ka斜率周期逐渐向100 ka偏心率周期过渡[17, 46~47]。同时，约在400 ka前后发生的MBE事件，则导致冰期-间冰期旋回幅度的增加[16, 18]，而这些变化共同影响着不同海域SST的演变。
一般来讲，不同区域间纬度差异(导致接收的太阳辐射量存在差异)是SST差异形成的主要原因之一[48]。在南大洋，受不同区域地理位置、地形地貌特征差异等因素的影响，3个站位(表 1)近800 ka以来的平均值存在差异：最接近赤道的西南印度洋MD962077站SST的平均值为21.86 ℃[9]，而靠近极地的南大西洋ODP1090站和南塔斯曼海ODP1170站SST的平均值的分别为9.42 ℃[13]和10.27 ℃[22](图 2)。如果MBE为界，那么事件发生之前，3个站位SST整体变化趋势相对稳定，SST值只是伴随冰期-间冰期旋回出现不同幅度的波动(图 2)；在MBE期间，西南印度洋MD962077站的SST值只是随冰期-间冰期旋回出现相应的波动(图 2a)，而南大西洋区域ODP1090站SST在冰期(MIS 12和MIS 10)的最低值却出现约3.8 ℃的上升(图 2b)，南塔斯曼海ODP1170站SST在冰期(MIS 12和MIS 10)的最低值却相对地出现约1.3 ℃的下降；在MBE之后，位于西南印度洋MD962077站SST值出现明显升高趋势(冰期最低温度升高约2.2 ℃)，显示在西南印度洋海域的海水正在变暖[9](图 2a)。而在这一阶段，ODP1090站位SST最低值在MIS 10之后出现明显的下降，再次回落到MBE之前的区间。ODP1170站位SST最低值却在MIS 10出现明显上升，直到MIS 6期之后才出现一定幅度的下降；相对地，两个站位SST的极高值显示了一定程度的上升[13, 22](图 2b和2c)。整体上，两个区域SST冰期-间冰期的变化幅度的确在MBE之后出现增加。
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图 2 近800 ka以来南大洋不同海域SST变化 (a)南印度洋MD962077站位SST记录[9]及滤波、小波分析；(b)南大西洋ODP1090站位SST记录[13]及滤波、小波分析；(c)南塔斯曼海ODP1170站位SST记录[22]及滤波、小波分析灰色阴影区代表冰期，灰色曲线代表高斯滤波振幅强度，MBE：中布容事件 Fig. 2 Changesof different SST records in the Southern Ocean during the last 800 ka.(a)SST record of MD962077 in the South Indian Ocean[9] and its filtering and wavelet analysis results; (b)SST record of ODP site 1090 in the South Atlantic[13] and its filtering and wavelet analysis results; (c)SST record of ODP site 1170 in the South Tasman Sea[22] and its filtering and wavelet analysis results. Grey shaded strips and numbers show glacial stages. MBE:the Mid-Brunhes Event |
同时，近800 ka以来不同区域SST变化对地球轨道参数周期的响应也表现出一定的差异：虽然3个站位的SST记录均表现出较为明显的地球轨道参数周期(100 ka偏心率周期、40 ka斜率周期及20 ka岁差周期[19, 24])，但是不同站位SST记录的不同地球轨道周期信号的强弱存在阶段性差异(图 2)。如南塔斯曼海ODP1170站SST记录的100 ka偏心率周期信号在600 ka之后才逐渐增强，而800~600 ka期间，偏心率信号则明显比其他两个站位弱，这一差异在滤波振幅变化的上也得到体现[22](图 2c)；当然，近800 ka以来，南大洋3个站位SST记录的100 ka滤波振幅强度均出现明显增强，显示出南大洋SST变化对中更新世气候转型的响应(图 2)。
对比环南极不同海域SST记录的变化，虽然近800 ka以来不同海域SST的演化呈现相似的阶段性，但各个阶段内不同SST记录的演化又具有明显的区域性，特别是在MEB发生期间及之后的阶段，3个站位的SST记录表现不同的变化趋势：MIS 12~10期间，南大西洋和南塔斯曼海两个区域SST经历趋势相反的大幅度变化；MIS 10期之后，虽然上述两个站位的SST的变化趋势相对稳定，但是变化幅度明显增加。而西南印度洋MD962077站位SST则在MIS 10期之后出现明显上升。整体上，南大洋不同区域SST的变化过程的确存在差异，特别是南大西洋ODP1090站与南塔斯曼海ODP1170站间SST变化的差异(近800 ka以来，两者之间SST差异的平均值(ΔSST1090-1170约为- 0.89 ℃)，显示除纬度因素影响外，这两个区域间SST变化差异可能还受到外来水体性质变化的影响[9, 37]。
4 讨论 4.1 MBE影响下南大洋区域SST的演变差异作为全球温盐环流系统的组成部分，Agulhas流不断向南大西洋输入热量(又称“Agulhas leakage”)，这使其成为影响大西洋经向反转流的关键因素之一，同时也成为影响南大西洋海表温度变化的重要原因之一[9~11]。而400 ka前后发生的MBE在改变Agulhas流强弱的同时，进而对在南大洋区域SST的演变过程产生影响[49~50]。
首先，不可否认的是不同海域间的位置因素(即纬度差异)是造成区域SST变化差异的主要原因之一。近800 ka以来，西南印度洋MD962077站与南塔斯曼海ODP1170站间的ΔSST962077-1170平均值约为11.56 ℃，与南大西洋ODP1090站间的ΔSST962077-1090平均值约为12.46 ℃(图 3)。如以MBE为界，那么在MBE之前，ΔSST962077-1170在多数阶段略低于平均值波动(图 3a和3b)，ΔSST962077-1090则主要在平均值附近波动(图 3c)；MBE之后，ΔSST962077-1170和ΔSST962077-1090值均出现升高趋势，特别是ΔSST962077-1170增高趋势明显(图 3b)，对应了西南印度洋海域SST的升高(图 2a)。
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图 3 南大洋不同区域SST差异变化和Agulhas流强弱及STF锋面迁移关系 (a)南大西洋与南塔斯曼海间温度差异记录(ΔSST1090-1170)；(b)南印度洋与南塔斯曼海间温度差异记录(ΔSSTMD962077-1170)；(c)南印度洋与南大西洋间温度差异记录(ΔSSTMD962077-1090)；(d)南大西洋ODP1087站位(31.47°S，15.32° E；水深1371 m) G.menardii堆积速率记录[50]；(e)南大西洋ODP1090站位冰筏碎屑(Ice Rafted Detritus，简称IRD)记录[51]图中纵向阴影代表冰期，段划线代表ΔSST平均值 Fig. 3 Changesof ΔSST records among different regions, Agulhas Current and STF location around Antarctic.(a)ΔSST between ODP site 1090 and ODP site 1170;(b)ΔSST between site MD962077 and ODP site 1170;(c)ΔSST between site MD962077 and ODP site 1090;(d)Accumulation rate of G.menardii in ODP site 1087[50]; (e)Concentration of IRD(Ice Rafted Detritus)in ODP site 1090[51]. Grey shaded strips and numbers show glacial stages. The horizontal dashed lines denote the average value of ΔSST |
其次，排除纬度明显差异造成的影响外，受到外来水团性质影响及地形地貌差异也是造成区域SST差异的关键因素。近800 ka以来，纬度较低，位置偏北的南大西洋ODP1090站与南塔斯曼海ODP1170站间ΔSST1090-1170平均值为- 0.89 ℃(图 3)。当然，如同样以MBE为界，那么MBE之前，无论冰期还是间冰期，ODP1090站位SST的平均或极值均比ODP1170站SST的平均或极值低；但是在MBE发生期间及之后的MIS 5、MIS 2、MIS 1时期，ODP1090站位SST的平均或极值均比ODP1170站SST的平均或极值高(表 2)。
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表 2 冰期-间冰期旋回中ODP1090站位和ODP1170站位SST(℃)变化对比* Table 2 Comparison of SST records (℃) between ODP sites 1090 and 1170 in glacial-interglacial cycles |
显然，洋流变化(如Agulhas流)等对南大西洋海表温度变化产生了一定程度的影响。在南大西洋，其海水SST变化不仅受到来自威德尔海的冷水团输入影响[37]，同时也受到Agulhas流强弱的影响[49]。在冰期-间冰期旋回中，Agulhas流强弱变化可能是南大洋经向温度变化的主要影响因素之一。例如，在MBE发生前后，全球气候环境出现了明显变化：虽然在MIS 12期，STF锋面向北明显移动(图 3d)，ODP1090站SST下降近800 ka以来的最低值，但随后在MIS 11期内，STF锋面又向南大幅移动，Agulhas流明显增强(图 3e)，使其向南大西洋输入的热量有所增加，进而促使ODP1090站位表层海水温度在MIS 11的极高值出现明显上升，达到13.9 ℃(图 2b)，最终导致ΔSST1090-1170值出现明显上升(图 4a)。而整体上，在冰期-间冰期旋回中，ΔSST1090-1170值与西南印度洋MD962077站SST的变化趋势相似且存在一定程度的相关性(近800 ka以来，r=0.4511)，同时间冰期相关性(r=0.5236)比冰期(r=0.0714)更加明显(图 4b)。显然，Agulhas流强度变化引起的区域水团性质改变是引起南大洋区域海表温度(ΔSST1090-1170值)变化的关键因素之一。
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图 4 冰期-间冰期旋回中南大洋区域SST差异及其与MD962077站SST变化的关系 (a)南大西洋与南塔斯曼海间温度差异记录(ΔSST1090-1170)；(b)南大西洋与南塔斯曼海间温度差异与MD962077站位SST的关系图中数据点为冰期、间冰期内的平均值 Fig. 4 Relationshipsof ΔSST1090-1170 and SSTMD962077 during the glacial-interglacial cycles in the Southern Ocean.(a)Change of ΔSST1090-1170 in the glacial-interglacial cycles; (b)Relationship between of ΔSST1090-1170 and SSTMD962077 in the glacial-interglacial cycles. Black points denote the values of SST in glacial-interglacial cycles |
因此，在南塔斯曼海SST整体变化趋势相对稳定的情况下[38]，南大西洋表层海水温度的明显变化是造成南大洋经向区域温度差异的直接原因之一。当然，如果排除地理位置引起的接收太阳辐射量差异因素外，那么南大洋经向海表温度差异，如ΔSST1090-1170值变化特征显然与近800 ka以来全球或气候环境改变，如MBE发生导致的STF南北迁移幅度和Agulhas流输入的强弱关系密切。因此，分析南大洋海域温度差异对不同气候演变替代指标变化的响应关系也是进一步讨论南大洋经向温度差异演变特征的关键。
4.2 地球轨道参数周期上南大洋经向SST演化影响因素特征虽然大洋SST的变化主要受到太阳辐射量改变的影响，但区域SST变化同时也可能受其他因素影响。因此，基于相同的SST记录重建方法及各站位的具体位置(表 1)，在尽可能排除纬度因素的影响下，以南大西洋ODP1090站位和南塔斯曼海ODP1170站位之间的ΔSST1090-1170作为南大洋经向区域温度差异变化的代表参数，同时结合大气CO2浓度、LR04-δ18OB(代表极地冰盖体积变化[24])、冰芯中Fe堆积速率[25](Fe flux，代表南半球西风带及STF的迁移[22])及南极冰芯δD值(代表极大气温度变化[20])等气候演变替代指标，对南大洋区域SST差异的演变过程及影响因素进行分析讨论。
近800 ka以来，虽然ΔSST1090-1170值与大气CO2浓度、LR04-δ18OB、Fe flux及δD值等存在一定程度的相关性(相关系数r值分别约为0.62、0.57、0.43和0.53，见图 5)。不过在冰期、间冰期不同气候条件下，ΔSST1090-1170与各个指标之间的具体关系并不一致：在间冰期，ΔSST1090-1170和大气CO2浓度、LR04-δ18OB、Fe flux及δD值等4个指标的相关系数r分别约为0.80、0.72、0.69和0.75，且与Fe flux变化为负相关关系(图 5c)；而在冰期，ΔSST1090-1170和大气CO2浓度等4个指标的相关系数r值则均出现明显降低，分别约为0.24、0.31、0.12和0.06(图 5d)。显然，在间冰期，所有4个气候演变替代指标与ΔSST1090-1170变化的相关性均相对较好(r超过0.6)；而在冰期，大气CO2浓度气候演变等对ΔSST1090-1170变化的影响都明显减弱，可以说气候变化在冰期对南大洋区域SST差异的影响可能消失殆尽。当然，通过MBE前后南大洋区域温度差异及Agulhas流、STF锋面在冰期-间冰期旋回中的变化情况的分析，可以发现部分气候演变替代指标，如STF锋面(以Fe flux等代表)，领先于南大洋区域温度差异变化，这一领先趋势在交叉频谱分析结果中也得到体现(图 6和表 3)。
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图 5 南大洋ΔSST1090-1170变化与大气CO2等气候指标在冰期-间冰期旋回中的相关性 (a)ΔSST1090-1170和大气CO2浓度的相关性；(b)ΔSST1090-1170和LR04-δ18OB变化的相关性；(c)ΔSST1090-1170和Fe flux变化的相关性；(d)ΔSST1090-1170和南极冰芯中δD值的相关性图中蓝色数据点及公式代表冰期的相关性；黄色数据点及公式代表间冰期的相关性；黑色字体公式代表近800 ka以来的相关性 Fig. 5 Relationships between ΔSST1090-1170 and other proxies during the glacial-interglacial cycles in the Southern Ocean.(a)Relationship between ΔSST1090-1170 and atmospheric CO2 concentration; (b)Relationship between ΔSST1090-1170 and LR04-δ18OB record; (c)Relationship between ΔSST1090-1170 and Fe flux record in Antarctic ice core; (d)Relationship between ΔSST1090-1170 and δD record in Antarctic ice core. The blue points and formulas denote the relationships in glacial stages; the yellow points and formulas denote the relationships in interglacial stages; the black formulas denote the relationships during the last 800 ka |
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图 6 南大洋ΔSST1090-1170值变化与大气CO2等指标的交叉频谱 (a)ΔSST1090-1170和大气CO2浓度的交叉频谱分析；(b)ΔSST1090-1170和LR04-δ18OB的交叉频谱分析；(c)ΔSST1090-1170和Fe flux变化的交叉频谱分析；(d)ΔSST1090-1170和南极冰芯中δD值变化的交叉频谱分析；频谱图中段划线代表 80 %置信度，点划线代表 95 %置信度，交叉频谱图中带黄-粉色阴影区表示相位关系及偏差，80 %或95 %代表置信度；频谱分析数据为1 ka插值后的数据 Fig. 6 Cross-spectralanalyses of ΔSST1090-1170, CO2, LR04-δ18OB, and δD in orbital cycles during the last 800 ka in the Southern Ocean.(a)ΔSST1090-1170 and CO2; (b)ΔSST1090-1170 and LR04-δ18OB; (c)ΔSST1090-1170 and Fe flux; (d)ΔSST1090-1170 and δD. The yellow-pink shaded area show the coherency and phase. The number of 85 %and 95 %show the coherency level. All records had been interpolated with a constant 1 ka interval before filtered |
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表 3 南大洋ΔSST1090-1170值变化与气候演变替代指标在地球轨道参数周期上的相关性* Table 3 Cross-spectral relationships and coherencies between ΔSST1090-1170 records and other proxies in the Southern Ocean |
整体上，ΔSST1090-1170值和大气CO2浓度、LR04-δ18OB、Fe flux及δD等气候演变替代指标变化的良好相关性主要集中在偏心率周期上(在95 %置信度以上，相关系数r均超过0.9)，只有与Fe flux的变化在岁差周期上存在较为明显的相关性(图 6和表 3)。就相位差而言，在偏心率周期上，ΔSST1090-1170值变化和大气CO2浓度、δD值变化的相位差分别为17.7±17.0°(约4.9±4.8 ka)、4.9±13.1°(约1.4±3.6 ka)，但由于相位差基本在误差范围之内波动，因此可以说ΔSST1090-1170值和大气CO2浓度及δD值几乎同时变化(图 6a、6d和表 3)；同时，ΔSST1090-1170值变化与LR04-δ18OB变化的相位差为25.5±9.7°(约7.1±2.7 ka)，显示ΔSST1090-1170值变化稍微领先于LR04-δ18OB变化(图 6b和表 3)。相对地，ΔSST1090-1170值变化与Fe flux变化的相位差为- 138.5±20.9°(约38.5±5.8 ka)，显示ΔSST1090-1170值变化落后于Fe flux变化，而在半岁差周期上，ΔSST1090-1170值变化则领先于Fe flux变化(图 6c和表 3)。当然，由于南大洋环南极海域温度差异的变化和其他3个气候演变替代指标的相关性较低(在95 %置信度内，相关系数均没有达到0.8)，这里不再讨论(图 6和表 3)。
显然，在全球气候变化主导周期经历MPT之后，环南极海域经向温度差异(ΔSST1090-1170)主要在100 ka偏心率这一全球气候演变主导周期上受到大气CO2浓度、南半球西风带(或STF锋面)迁移、极地冰盖体积及南极大气温度等气候演变过程的影响。同时，在冰期-间冰期旋回中，南大洋经向温度差异的变化与大气CO2浓度变化及大气温度的相关性明显且几乎同时变化；其次，各指标在间冰期与ΔSST1090-1170值的相关性最为明显，即间冰期中ΔSST1090-1170值偏正往往对应于大气CO2浓度上升、极地冰盖体积减少、STF锋面的南移及南极大气温度上升等变化，而这些变化正是促使Agulhas流向南大西洋输入热量的通道变宽的关键气候因素，进而导致南大西洋的ODP1090站SST上升幅度大于南塔斯曼海ODP1170站SST的上升幅度，即ΔSST1090-1170值偏正(表 2)。
在地球轨道参数周期变化引起的地球接收太阳辐射量发生改变的条件下，大洋环流的变化和大气CO2浓度改变是引起冰期-间冰期旋回的关键因素[20~21, 52]。具体来讲，太阳辐射量的变化首先将引起SST和大气温度的改变，而改变的SST和大气温度则会对大洋环流系统(如STF锋面的移动)[53]、大气环流系统(如南半球西风带迁移[54~55])、极地冰盖体积[56]等产生一系列反馈作用。相对地，西风带的迁移、极地冰盖体积的改变反过来又会影响南大洋深层水的通风性，导致海水中CO2被释放，大气CO2浓度不断发生改变，进一步改变区域大洋环流(Agulhas流向大西洋输入的强弱)，引起海洋锋面(如STF的南、北迁移)的迁移[22, 54]，最终会对南大洋区域海洋间特别是南大西洋和南塔斯曼海间的经向温度差异产生影响。
当然，自两极冰盖形成以来，全球气候变化就受到“高纬冰盖”[24, 57]和“低纬季风”两大作用的共同影响[58~59]，而这些过程使地球轨道参数周期上的区域海洋SST变化过程更加复杂。南大洋区域温度差异除了在全球气候变化主导周期上响应不同气候演变参数的改变，同时在半岁差周期上与西风带(或STF)迁移的相关性，则记录了赤道地区热量变化与南大洋经向温度差异间的相互响应关系(即MD962077站位SST的明显上升)。整体上，太阳辐射量改变引起的区域海洋SST变化，并由此引起的海洋环境的改变，如海洋锋面的迁移，最终成为影响环南极海域经向温度差异变化的关键原因之一。
5 结论(1) 南大洋不同海域近800 ka以来SST的演化既有相似的阶段性，又具有明显的区域性。特别是在MBE发生期间及之后的阶段，3个站位的SST记录表现不同的变化趋势：MIS 12~10期间，南大西洋和南塔斯曼海两个区域SST经历趋势相反的大幅度变化(南大西洋ODP1090站SST冰期最低值在此期间出现约3.8 ℃的上升，而南塔斯曼海ODP1170站SST冰期最低值则出现约1.3 ℃的下降)；MIS 10期之后，虽然上述两区域的SST的变化趋势相对稳定，但是变化幅度明显增加；西南印度洋的MD962077站位SST则在MBE之后出现整体上升。
(2) 近800 ka以来，南大西洋ODP1090站与南塔斯曼海ODP1170站间ΔSST1090-1170平均值为- 0.89 ℃。特别是MBE之前，无论冰期还是间冰期，ODP1090站位SST的极值或平均值均比ODP1170站SST的平均值或极值低。不过，在MBE发生期间及之后的MIS 5、MIS 2、MIS 1期，ODP1090站位SST的极值或平均值均比ODP1170站SST的平均值或极值高。显然，西南印度洋SST的升高及间冰期STF的大幅度南移而引起的Agulhas流向南大西洋输入热量增加会对南大洋经向海表温度差异变化产生一定程度的影响。
(3) 在间冰期，南大洋经向SST差异(ΔSST1090-1170)和大气CO2浓度、LR04-δ18OB、Fe flux及δD值等4个指标的相关系数r分别为0.80、0.72、0.69和0.75；在冰期，ΔSST1090-1170和大气CO2浓度等4个指标的相关系数r值则均出现明显降低，分别约为0.24、0.31、0.12和0.06。因此，可以说气候变化在冰期对南大洋经向温度差异的影响明显减弱。这也说明MBE之后间冰期内大气CO2浓度上升、极地冰盖体积减少、STF锋面的南移及南极大气温度上升等气候条件的改变是促使Agulhas流向南大西洋输入热量的通道变宽的关键因素之一，进而导致南大西洋的ODP1090站SST上升幅度增加，ΔSST1090-1170出现偏正。
致谢: 感谢匿名审稿专家和编辑部两位专家老师的建设性修改意见。
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2 State Key Laboratory of Marine Geology, Tongji University, Shanghai, 200092)
Abstract
The Southern Ocean(SO) is a key place, which plays an important role in global climate change. To discuss the changes of sea surface temperature(SST) in different areas around the SO, and their responding to climate evolution during the last 800 ka, the different U37k'-SST records of Ocean Drilling Program(ODP) Site 1090, ODP site 1170 and site MD962077 around the SO had been compared, and the relationships had been discussed between SST records and other climate change proxies(such as the content of Atmospheric carbon dioxide(CO2), δD record in the ice core, benthic δ13C value(δ18OB), and so on.). Here, the result shows that:(1) the evolutions of different SST records have clearly local characteristics during the last 800 ka. During MIS(Marine Isotope Stage) 12~10, the changes of SST records between ODP site 1090 in the Southern Atlantic Ocean(SAO) and ODP site 1170 in South Tasman Sea(STS) had undergone contrary evolution trends. In detail, the glacial minimum SST value in ODP site 1090 had increased about 3.8℃, and the glacial minimum value of SST in ODP site 1170 had decreased about 1.3℃, contrarily. Otherwise, the glacial minimum value of SST became about 2.2℃ higher after MIS 10 in site MD962077. Otherwise, all the three SST records well responding to the Mid-Pleistocene transition(MPT) event basing on the filtering and wavelet analysis results. (2) Before the Mid-Brunhes event(MBE), the average and peak SST values of ODP site 1090 are always lower than those in ODP site 1170. Nevertheless, the average and peak SST values of ODP site 1090 become higher than those in ODP site 1170 during the occurrence of MBE and MIS 5, MIS 2 and MIS 1. On the other hand, the record of ΔSST1090-1170 and other four proxies, such as CO2, LR04-δ18OB, Fe flux, and δD, had well coherencies during the interglacial stages than those in glacial stages during the last 800 ka. The correlation coefficient are about 0.80, 0.72, 0.69, and 0.75, respectively. Hence, we concluded that the migrating range of STF and strength change of Agulhas leakage maybe the principal factors that influenced the change of ΔSST1090-1170. Meanwhile, the change of ΔSST1090-1170 responding to the evolution of climate is observably during interglacial stages than those in glacial stages. It has shown that the change of solar insolation and following regional climate change, such as the moving of sea fronts, which might be one major reason for the changes of ΔSST among different seas around the SO during the last 800 ka.