近日，海化重点实验室肖晓彤教授课题组在国际地学顶尖期刊《Global and Planetary Change》发表了题为“New Sea-ice biomarker data from Bering-Chukchi Sea surface sediments and its significance for pan-Arctic proxy-based sea-ice reconstruction”的研究成果，对泛北极生物标志物数据集重新汇编，为北冰洋不同区域的半定量古海冰重建提供了基础。
海冰在地球气候系统中至关重要，海冰的消退与增长影响着地球反射率、气体交换、温盐环流和生态系统。近几十年来，由于各种自然和人为因素，北极海冰覆盖面积急剧减少。目前卫星观测海冰的数据只有几十年，且不同气候模式结果之间存在较大的不确定性，因此需要从地质记录去了解过去北冰洋的自然海冰覆盖和全球气候变化。本研究选取了季节性海冰覆盖程度高和初级生产力高的白令-楚科奇海为研究区域（图1），测定了一系列生物标志物：海冰生物标志物IP25，浮游植物生物标志物HBI III (Z)、菜子甾醇和甲藻甾醇。利用海冰生物标志物IP25和浮游植物生物标志物计算得出半定量海冰指标PIP25指数，结果表明在白令-楚科奇海区域PIP25指数与春/夏/秋季海冰密集度显著线性相关。将新数据与前人已发表的数据（n=875）相结合，重新汇编了泛北极表层沉积物生物标志物数据集（n=1062；图1)。由于北极各区域之间存在各种差异（如海冰覆盖、河流径流等），不同浮游植物生物标志物在PIP25指数的应用中也表现出不同的潜力。浮游植物生物标志物HBI III (Z)在泛北极冬季海冰边缘附近显示出最高值，代表冰边缘条件。在泛北极数据集的太平洋扇区（白令-楚科奇海大陆架和加拿大海盆），PⅢIP25(使用HBI III (Z)作为浮游植物生物标志物）与春/夏、秋季的卫星海冰密集度呈显著相关；在泛北极数据集的大西洋扇区（弗拉姆海峡、东格陵兰大陆架和巴伦支海），PⅢIP25与春/秋季卫星海冰密集度呈显著相关（图2）。PIIIIP25指数以及PBIP25和PDIP25（分别使用菜子甾醇和甲藻甾醇作为浮游植物生物标志物）都能可靠地重建泛北极地区的古海冰状况。新数据集填补了部分重点区域和生物标志物的空白，证明了PIP25方法用于（古）海冰重建的可靠性，为泛北极不同区域的古海冰半定量重建提供了基础。
图1 新发表白令-楚科奇海站位以及泛北极数据集站位分布
图2 北冰洋从巴伦支海陆架到楚科奇陆架断面的海底地形剖面、海冰状况和初级生产力示意图
研究成果的第一完成单位是中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，博士生张江艺傲为第一作者，肖晓彤教授为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（42022047和42376235）等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104642
参考文献：
Jiang Yi-ao Zhang, Xiaotong Xiao*, Ruediger Stein, Wenshen Xiao, Rujian Wang, Yang Ding, Lupeng Nie, Meixun Zhao. 2024. New Sea-ice biomarker data from Bering-Chukchi Sea surface sediments and its significance for pan-Arctic proxy-based sea-ice reconstruction. Global and Planetary Change,104642.
