李鐵剛熊志方賈 奇

(1.自然資源部 第一海洋研究所,山東 青島266061；2.青島海洋科學與技術試點國家實驗室 海洋地質過程與環(huán)境功能實驗室,山東 青島266237)

印度洋-太平洋暖池(以下簡稱印-太暖池)以其巨厚的表層暖水覆蓋大范圍的熱帶西太平洋和熱帶東印度洋,是全球面積最大的表層暖水聚集區(qū),也是世界上最重要的熱量和水汽源區(qū)之一[1-2]。印-太暖池的熱引擎和蒸汽源角色決定其上層水體結構和表層溫度的較小變化很可能引起全球氣候系統(tǒng)明顯的反饋效應[3-5],因而其在全球氣候變化中的驅動地位舉足輕重。從地理位置上看,盡管印-太暖池被印度尼西亞群島阻隔為西太平洋暖池(簡稱西太暖池)和印度洋暖池,然而這兩個暖池存在著緊密的聯(lián)系[6-7]。這其中,印尼海道的開關、張縮以及印尼穿越流的強弱控制了從西太暖池向印度洋暖池的水體輸送和熱量傳輸,因而在印-太暖池水體交換中扮演主導角色[8-10]。另外,印尼穿越流作為全球溫鹽環(huán)流的關鍵環(huán)節(jié),直接將印-太暖池的熱帶氣候效應放大或遙相關到高緯海區(qū),對高緯海區(qū)的氣候也產(chǎn)生重要影響[11-12]。因此,查明不同時間尺度上印-太暖池水體交換的演化過程并揭示其對區(qū)域或全球氣候的影響機理與反饋效應,對于理解過去氣候變化的驅動機制非常重要。

近年來,隨著國際大型科考航次在印-太暖池取得的高質量沉積物巖芯及其隨后開展的廣泛國際合作,使得在該區(qū)域的古海洋學研究取得了長足的進展[13-15]。本文首先總結晚中新世以來印尼海道或印尼穿越流在千年、軌道和構造時間尺度上的演化特征或趨勢,并進一步綜述印-太暖池水體交換對熱帶和高緯海區(qū)氣候的影響過程與機理,然后指出該領域相關古海洋學研究存在的問題,最后展望該領域可以拓展的研究方向,以期為國內(nèi)學術同行提供參考與借鑒。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 印尼海道或印尼穿越流的演化

1.1.1 千年和軌道尺度上印尼穿越流的演化

印-太暖池的水體交換必須以印尼海道或印尼穿越流的演化作為外在表征。千年和軌道尺度上,印尼穿越流相關的古海洋學研究比較薄弱,但是也取得了一些進展。冰期,印尼穿越流主要為高溫高鹽的表層流；間冰期,印尼穿越流作為溫躍層流得到強化[16-17]；而在冰消期,印尼穿越流從表層流主導向溫躍層流主導過渡[17-19]。盡管各氣候模態(tài)下印尼穿越流的主導層流查明得比較清楚,然而其控制因素還沒有很好地確定,眾說紛紜。例如,冰消期印尼穿越流從表層流主導轉變?yōu)闇剀S層流主導可能是響應海平面上升的結果[17-19]。冰期或北大西洋冷事件期間,印尼穿越流隨著全球溫鹽環(huán)流的減弱而減弱[20]。Xu[21]提出印尼穿越流的通量、水體性質和垂向層化受到類ENSO和東亞季風的影響,認為早全新世增加的東亞季風降雨和盛行的類La Ni?a抑制了印尼穿越流的表層流屬性,從而導致其作為溫躍層流得以加強。因此,在千年和軌道尺度上,印尼穿越流發(fā)生了顯著的變化,并與海平面、全球溫鹽環(huán)流、類ENSO和東亞季風密切相關,然而其中的作用機制盤根錯節(jié)。

1.1.2 構造尺度上印尼海道或印尼穿越流的演化

與千年和軌道等短時間尺度上的印尼穿越流演化相比,構造尺度上的印尼海道或印尼穿越流演化及其長期趨勢研究就少之甚少?？傮w而言,晚中新世以來印尼海道處于階段性逐漸關閉的狀態(tài),相關證據(jù)來自于構造地質學與古海洋學兩個方面。通過綜合分析印尼海區(qū)的構造地質活動資料,周祖翼等[22]提出印尼海道演化的兩度關閉模式,認為印尼海道在11-9 Ma時第一次關閉,9-6 Ma為關閉第一間歇期；6-1 Ma時第二次關閉,1.0-0.2 Ma為關閉第二間歇期。Hall[23]通過構造運動分析,發(fā)現(xiàn)10 Ma時澳大利亞西北部的侏羅系洋殼開始發(fā)生俯沖,引起上覆板塊的形變；5 Ma前后,板塊運動發(fā)生重要變化,其中馬尼拉海溝俯沖加速,澳大利亞-太平洋板塊匯聚引起新幾內(nèi)亞進一步抬升；這一系列構造活動最終引起印尼海道的逐漸收縮(圖1)。此外,最近研究表明,印尼海區(qū)在6 Ma和3 Ma時發(fā)生的2次階段性構造變形都使印尼海道逐漸關閉[24]。然而,由于印尼海道的長期演化受到構造地質發(fā)育歷史的控制[25],印澳-歐亞-太平洋板塊相互碰撞的許多證據(jù)已遭后繼的板塊俯沖等構造活動所破壞[23],因此要從構造演化角度準確重建印尼海道演化歷史是相當困難的。

研究人員將研究方向轉向了古海洋學分析?；谟锌紫x生物地理分布的研究,Kennett等[26]認為西太暖池形成于印尼海道關閉之后距今約8 Ma期間；而Srinivasan和Sinha[27]卻認為印尼海道完全關閉不過在5.2 Ma前后。Gallagher等[28]指出印尼穿越流的長期演化呈階段性變化：在10.0-4.4 Ma,印尼穿越流減弱,在4.4-4.0 Ma,印尼穿越流增強,在4.0-1.6 Ma,印尼穿越流再次減弱,在1.6-0.8 Ma,印尼穿越流又有所增強,而到0.8 Ma之后,印尼穿越流再次受到抑制。此外,Martin和Scher[29]利用印度洋ODP 757B站魚牙Nd同位素(εNd)與太平洋多站位鐵錳結殼εNd(T)[30-31]對比發(fā)現(xiàn),11.0-5.5 Ma,印尼海道處于相對打開的狀態(tài),5.5-3.4 Ma時通過印尼海道的洋流受阻,而3.4 Ma之后印尼海道可能再次打開或者通過印尼海道的水團來源發(fā)生改變；Singh和Gupta[32]對ODP 757B站微體古生物學分析同樣表明,在約11 Ma,底棲有孔蟲Nuttallidesumbonifera豐度快速增加,表明太平洋深層水向印度洋的傳輸增強,然而在3.0-2.8 Ma,N.umbonifera豐度降低,表明太平洋與印度洋之間通過印尼海道的中深層水交換減弱或完全中斷(圖2)。由此可見,古海洋學視角確實能提供豐富的長尺度印尼海道或印尼穿越流演化信息。

圖1 10 Ma和5 Ma時東南亞構造活動指示的印尼海道演化[23]Fig.1 Evolution of the Indonesian seaway at 10 and 5 Ma,based on the tectonic activity in Southeast Asia[23]

圖2 印度洋ODP 757B站魚牙εNd(T)[29]、Nuttallides umbonifera豐度[32]與太平洋CD29-2[30]、D11-1[30]、VA13/2[30]、Tasman[31]和 Nova[31]鐵錳結殼εNd(T)記錄的對比Fig.2 Comparison of fish teethεNd[29]and Nuttallides umbonifera abundances[32]in ODP Site 757B with ferromanganese crustεNd in sites CD29-2[30],D11-1[30],VA13/2[30],Tasman[31]and Nova[31]of Pacific Ocean

1.1.3 南海穿越流對印尼穿越流的影響

南海穿越流從呂宋海峽進入南海,經(jīng)由民都洛島海峽和卡里馬塔海峽,最終匯入印尼穿越流[33]。南海穿越流作為淡水傳送帶,其強弱變化對印尼穿越流產(chǎn)生重要影響[34]。在年際時間尺度上,由于受到大尺度風應力的影響,印尼穿越流和南海穿越流總是表現(xiàn)出反相位的變化特征[35]。在El Ni?o年,南海穿越流增強,淡水侵入望加錫海峽,抑制了印尼穿越流表層海水的向南流動,從而導致印尼穿越流表層流顯著減弱[36-39]。目前對于地質歷史時期南海穿越流對印尼穿越流影響的研究相對較少。在千年和軌道時間尺度上,冰階和冰期時,由于北半球冰體積增大,海平面降低,巽他陸架和爪哇海的大面積出露,南海穿越流被阻斷,從而使得印尼穿越流表層流增強[18-9,25,40-41]。構造時間尺度上,最近研究發(fā)現(xiàn)在約3.54 Ma,構造作用引起印尼海道關閉的同時,南海穿越流對印尼穿越流的影響增強[42]。由此可見,在探討地史時期印尼穿越流演變時,有必要將南海穿越流對其的影響加以考慮。

1.2 印-太暖池水體交換對熱帶海區(qū)氣候的影響

1.2.1 對印度洋暖池氣候的影響

印尼海道或印尼穿越流演化導致的印-太暖池水體交換對區(qū)域和全球氣候產(chǎn)生重要影響。對熱帶海區(qū)而言,印尼海道的開關或張縮通過直接改變印尼穿越流來影響印-太暖池的洋流組成和水體性質[43-44]。模擬結果表明,5-3 Ma時澳大利亞與新幾內(nèi)亞處于現(xiàn)在位置以南約2°～3°處,太平洋與印度洋之間存在一個相對寬且深的海道,之后由于印尼海道收縮引起的洋流改組,使印度洋表層海水溫度降低[44]。印尼海道收縮引起的洋流和水體變化也在古海洋學記錄中得到證實,例如DSDP 214站浮游有孔蟲δ18O與Mg/Ca記錄表明,在3.50-2.95 Ma熱帶東印度洋次表層溫度降低,表層鹽度降低,可能響應于印尼海道收縮重組導致的印尼穿越流水體來源由南太平洋水(高溫高鹽)變?yōu)楸碧窖笏?低溫低鹽)[45](圖3)。另外,在6.5-3.0Ma,特別是在5 Ma左右,中印度洋中層水低氧帶顯著擴張,可能與印尼穿越流受限導致向印度洋輸送的溫暖貧養(yǎng)水團顯著減少,從而使生物生產(chǎn)力增加有關[46-48]。此外,在14-3.5 Ma,印尼海道的逐漸關閉導致中新世印度洋赤道噴射流的形成,這一由東向西的上-中層洋流對整個印度洋環(huán)流系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響[49]。而后,在4.0-2.5 Ma,印尼海道的繼續(xù)收縮導致了中新世印度洋赤道噴射流的減弱與消亡,最終演化為現(xiàn)代印尼穿越流[39]。

圖3 現(xiàn)代與5 Ma時印尼穿越流(ITF)演化[23,34,45]Fig.3 Styles of the Indonesian throughflow at present and 5 Ma[23,34,45]

1.2.2 對西太平洋暖池氣候的影響

印-太暖池的核心是西太暖池,其范圍廣,是印-太暖池水體交換的源頭,在全球氣候中有重要地位。越來越多的研究已經(jīng)證實,以西太暖池為代表的熱帶過程對全球氣候的影響不亞于以北大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流為代表的北半球高緯過程[50-51]。同上述印度洋暖池DSPD 214站記錄相對應,西太暖池南部邊緣DSDP 590B站古海洋學記錄表明,3.5 Ma之后印尼海道的收縮導致東澳大利亞流的擴張,致使西南太平洋表層鹽度和溫度升高,減小了西南太平洋與熱帶西太平洋的海表溫度梯度[52]。另外,Cane和Molnar[44]通過數(shù)值模擬顯示,4-3 Ma時印尼海道關閉引起的洋流改組還會導致西太暖池上層水體溫度的升高。然而,赤道西太平洋ODP 806站重建的表層和次表層溫度記錄并不支持模擬結果在4-3 Ma,熱帶西太平洋上層水體溫度并沒有升高的現(xiàn)象[53-54]。因而,Jochum等[55]指出,印尼海道的關閉對熱帶太平洋的影響可能是更加復雜的過程。

印-太暖池水體交換不僅對西太暖池的上述單個水文、環(huán)境因子有重要作用,還對西太暖池的熱帶系統(tǒng)影響深刻。這其中,西太暖池的形成演化和類ENSO是熱帶過程繞不開的科學命題。古海洋記錄表明晚中新世印尼海道的逐漸關閉是原始西太暖池形成和演化的主要原因[56-57]。但是對于原始西太暖池的形成時間,目前的報道說法不一[26,56,58-60]。微體古生物學證據(jù)顯示原始西太暖池形成于8 Ma[26]；浮游有孔蟲氧同位素證據(jù)顯示,9.9-7.5 Ma暖水在赤道西太平洋的堆積導致溫躍層加深,表明原始暖池可能在該階段形成[58]；而Jian等[56]則表明原始西太暖池形成于11.5-10.6 Ma。另外,ODP 806站浮游有孔蟲δ18O記錄表明,當印尼海道收縮或海平面降低時,西太暖池擴張得以發(fā)展；當印尼海道相對打開時,西太暖池的發(fā)展受到抑制[57]。然而,Von Der Heydt和Dijkstra[61]卻認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方向移動?？梢?古海洋學家在印尼海道演化對西太暖池形成與發(fā)展的影響問題上也存在爭議。

印尼海道或印尼穿越流演化對西太暖池類ENSO的影響研究主要體現(xiàn)在數(shù)值模擬計算方面。模擬結果表明,印尼海道的開、關以及引起的印尼穿越流改變對類ENSO的頻率、強度和長期演化有重要影響[55,62-63]。例如,Jochum等[55]認為印尼海道在相對擴張狀態(tài)下,伴隨著中太平洋表層溫度的升高以及類ENSO活動的減弱。然而問題是,除特殊ENSO式過程(詳見下述永久類El Ni?o)外,缺乏古海洋記錄去證實這些有關印尼海道或印尼穿越流演化對(普通)類ENSO影響的數(shù)值模擬研究結論。但這些數(shù)值模擬結果恰恰說明從古海洋學視角研究印尼海道或印尼穿越流對類ENSO的影響行之有效。

印尼海道或印尼穿越流演化對西太暖池ENSO式過程的影響研究集中于上新世暖期(4.5-3 Ma)的永久類El Ni?o。永久類El Ni?o是被推斷發(fā)生在早上新世區(qū)別普通ENSO式變化的一種長期氣候狀態(tài),也被認為是導致該時期全球溫度升高的主要因素[53]。與現(xiàn)代顯著的熱帶太平洋帶狀溫度梯度不同,上新世暖期東西太平洋溫度梯度僅有1.5℃,沃克環(huán)流減弱,僅相當于現(xiàn)今El Ni?o發(fā)生時的狀態(tài),因而被稱為永久類El Ni?o[64-67]。然而,對于上新世暖期永久類El Ni?o的成因目前有多種解釋(如亞熱帶海洋混合增強、低云反照率減小和大氣pCO2升高等),但沒有哪一種能單獨圓滿答復[68]。這其中,印尼海道的張縮被認為在永久類El Ni?o的形成與轉化中扮演主要角色。印尼海道在相對打開的條件下,有利于西太暖池處于永久類El Ni?o狀態(tài),而印尼海道的變窄阻擋了溫暖的南太平洋海水進入到印度洋,從而使太平洋帶狀溫度梯度增大,沃克環(huán)流增強,有利于氣候從永久類El Ni?o轉變?yōu)檎５念怑NSO模式[44]。進一步,上新世暖期永久類El Ni?o是否存在,不少研究也提出異議[69-72]。早上新世菲律賓珊瑚δ18O和SST記錄顯示其變化特征與現(xiàn)代正常ENSO式變化相似,不存在永久類El Ni?o[69]。Zhang等[70-71]基于TEX86反演的東-西太平洋海表溫度梯度為3℃,同樣不支持早上新世存在永久類El Ni?o。更富戲劇性的是,幾個研究表明上新世暖期東-西太平洋溫躍層傾斜度增大,可能處于超強類La Ni?a狀態(tài)[73-74]。

1.3 印-太暖池水體交換對高緯海區(qū)氣候的影響

印-太暖池水體交換不但調控區(qū)域熱帶氣候過程,也對全球重大氣候轉型或事件產(chǎn)生重要影響。其中,約2.75 Ma時,北半球大冰期啟動,標志著上新世暖期的結束,全球平均溫度下降約3℃,全球氣候發(fā)生重大轉折[75-78]。國際學術界對北半球大冰期的形成機制進行了廣泛的探討,但爭議一直未斷。太陽輻射量[76]、大氣pCO2[69]、大洋溫鹽環(huán)流[66,79]、熱帶太平洋帶狀溫度梯度[80]和構造隆升[81]等都被認為是導致北半球大冰期的重要因素。其中,熱帶太平洋東西兩側海道(即巴拿馬地峽和印尼海道)的關閉被認為可能是導致北半球大冰期的先決條件[44,82]。但是,最近的幾個研究表明巴拿馬地峽關閉對大洋環(huán)流的影響時間(4.6-4.0 Ma)要早于北半球大冰期大約1 Ma[79,83]；而且模擬結果也證實巴拿馬地峽關閉可能不足以撼動北半球大冰期的啟動[84]。由于巴拿馬地峽關閉假說對解釋北半球大冰期成因的失效,這就不得不促使我們將目光轉向印尼海道的演化。

目前,印尼海道的關閉及其引起的印尼穿越流水團來源的改變可能通過4種方式影響北半球大冰期的啟動(圖4)：1)使暖水路徑上南大西洋次表層鹽度降低,導致大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流減弱[45,79,85]；2)使從印度洋向極地和南大西洋輸送的熱量減少,從而產(chǎn)生一連串氣候效應(如鋒帶的極向移動),促進北半球大冰期增強[45,52,86-87]；3)導致印尼海區(qū)陸地出露面積增大約60%,可能通過影響沃克環(huán)流和大氣pCO2對北半球大冰期產(chǎn)生影響[81]；4)導致新幾內(nèi)亞阻擋,使南太平洋暖水不能進入印度洋,導致太平洋帶狀溫度梯度增大,沃克環(huán)流增強,通過熱帶東太平洋向北半球高緯區(qū)域的大氣熱傳輸減少,從而促進北半球冰蓋擴張,觸發(fā)了北半球大冰期[44]。

圖4 印尼海道關閉影響北半球大冰期啟動的作用方式[79]Fig.4 The ways influencing the initiation of Northern Hemisphere Glaciation,resulting from closure of Indonesian seaway[79]

2 存在的問題

2.1 構造尺度上印尼海道或印尼穿越流的演化歷史存在分歧

無論是構造地質學還是古海洋學證據(jù)都表明,晚中新世以來,印尼海道或印尼穿越流的演化呈現(xiàn)階段性變化特征,但具體的演化歷史仍存在分歧。造成該問題的主要原因有2個：1)前期的研究沒有對印尼海道兩側印-太暖池關鍵研究區(qū)進行精細刷選和整體考慮,而且也缺乏長時間序列的巖芯材料；2)前期的研究只注重上層水體的對比,忽略了中、深層水體也能提供有效而且很可能更有價值的長期演化信息。正是這2個問題導致目前推斷的印尼海道或印尼穿越流長期演化信息過于分散而失去權威性。因而,挑選印尼海道兩側印-太暖池關鍵靶區(qū)并獲取高質量的長柱狀巖芯,實施綜合對比的全水層古海洋學研究,是解決印尼海道或印尼穿越流長期演化問題的關鍵。

2.2 原始西太暖池的形成時間及其發(fā)展對印尼海道演化的響應模式存在爭議

目前,有關印尼海道或印尼穿越流對西太暖池形成演化的影響研究多是片段式的,沒有形成時間序列上的系統(tǒng)認識。首先,原始西太暖池的形成時間,目前并沒有定論,處在11.5-7.5 Ma范圍內(nèi)[26,56,58-60]。這些推斷的原始西太暖池形成時間上的差異到底是分析誤差導致的,還是表明西太暖池的原始形成過程在空間尺度上本來存在差異,亦或還存在其它未知原因?其次,在印尼海道相對開啟的大背景下,地質記錄顯示西太暖池的發(fā)展得到抑制；而數(shù)值模擬結果表明西太暖池的發(fā)展并沒有被抑制,只是向印度洋方向發(fā)展。如何調和古海洋記錄與模擬結果之間的矛盾?這些問題的解決都需要長時間跨度或高分辨率巖芯記錄來加強印尼海道對西太暖池演化的影響研究。

2.3 上新世暖期類El Ni?o的存在及其對印尼海道演化的響應機制沒有定論

對于所謂的中上新世永久類El Ni?o,到底是由于暖池向印度洋方向移動導致的誤判[47]還是替代指標不確定性引起的錯覺[55],亦或真正存在類El Ni?o仍需進一步研究。假若上新世暖期確實存在永久類El Ni?o,那么印尼海道張縮引起的何種作用效應對永久類El Ni?o起主導作用?目前仍不清楚?；蛟S,印尼海道的演化及相關印尼穿越流的研究將是打開西太暖池正常類ENSO長期演化模式和永久類El Ni?o作用機制之謎的一把鑰匙。

2.4 印尼海道關閉促進北半球大冰期的作用方式還未明確

印尼海道關閉是觸發(fā)北半球大冰期的關鍵一環(huán),但其具體通過何種作用來啟動或促進北半球大冰期,依然是一個亟待解決的科學問題。印尼海道收縮可以通過引起大洋環(huán)流效應或大氣環(huán)流效應導致向北半球高緯區(qū)域的熱量輸送減弱,從而觸發(fā)北半球大冰期。這其中,是以一種作用效應為主還是多種作用效應并存,目前無法確定。行之有效的方法是在印-太暖池上述相關大洋環(huán)流和大氣環(huán)流路徑上采集多個沉積物巖芯樣本,開展北半球大冰期時的古海洋學對比研究,通過有效替代指標獲取印尼海道演化對北半球大冰期形成的影響機制。

3 研究展望

3.1 從中、深層水視角研究印-太暖池水體的交換

印尼海道演化過程中,西太暖池與印度洋暖池之間存在中、深層水交換的階段[32],這表明只從上層水體研究印尼海道或印尼穿越流的演化并不能全面刻畫印-太暖池的水體交換過程。建議分析印尼海道兩側印-太暖池中、深層水深度站位底棲有孔蟲εNd(T)、底棲-浮游有孔蟲δ13C和δ18O差值以及底棲有孔蟲種屬,以確定印尼海道兩側印-太暖池中、深層水的來源、流通狀況和微體古生物信息。在此基礎上,比較西太暖池和印度洋暖池中、深層水的來源、流通狀況和微體古生物信息差異,分析印尼海道兩側中、深層水的連通狀況,示蹤印尼海道的開關和張縮,從而查明印-太暖池水體的交換過程。

3.2 印-太暖池水體交換對普通類ENSO影響的研究

由模型模擬計算可知,印尼海道或印尼穿越流的演化能影響現(xiàn)代ENSO和上新世暖期永久類El Ni?o。然而,沒有現(xiàn)代過程研究表明印尼穿越流能控制ENSO的變率,但一些觀測研究表明現(xiàn)代ENSO能控制印尼穿越流的流量、溫度和深度[88-89]。既然模擬結果顯示印尼海道的開、關能影響永久類El Ni?o與普通類ENSO之間的轉換,那么可以嘗試探索地質歷史時期印尼海道或印尼穿越流演化對普通ENSO式過程的影響。古海洋學家對中更新世以前的類ENSO研究集中于上新世暖期永久El Ni?o存在與否的驗證上,較少關注普通類ENSO的演化特征與模式。今后,應該加強構造尺度上西太暖池類ENSO活動的重建,因為這是開展印-太暖池水體交換對普通類ENSO影響研究的前提。

3.3 引入新興替代指標研究印-太暖池水體交換

早期的研究主要依靠有孔蟲等微體古生物學手段,通過印-太暖池印尼海道兩側有孔蟲等生物地理學演化差異,推斷印尼海道的張縮或印尼穿越流的強弱。隨后,通過印尼海道兩側有孔蟲δ13C和δ18O組成所反映的水文信息差異,恢復印尼穿越流的組成(表層流/溫躍層流)。然而印尼穿越流的來源(北太平洋水/南太平洋水)還未能有效示蹤,穿過印尼海道的中、深層水體演化研究幾乎沒有開展。這些古海洋信息非常重要,因為聯(lián)合它們可以在時空上再造印-太暖池水體交換的全水層結構模式,這對于全面理解印-太暖池水體交換對區(qū)域和全球氣候的驅動機制非常重要。近年來發(fā)展起來的新興地球化學指標可以彌補這方面的不足。例如,分析印-太暖池浮游有孔蟲εNd(T),并對比其與潛在來源水體εNd(T)組成的親源性,可以確定ITF的來源；分析印-太暖池底棲有孔蟲殼重和B/Ca,確定中、深層水體碳酸鹽系統(tǒng)化學組成,并對比其在印尼海道兩側的差異,很可能從中、深層水視角揭示豐富的印-太暖池水體交換信息。

4 結 語

晚中新世以來的印尼海道或印尼穿越流,在多種時間(千年-軌道-構造)尺度上發(fā)生了顯著的變化；然而,印尼海道開關、張縮的時間節(jié)點以及印尼穿越流演化的歷史多是片段式的且存在爭議。印尼海道或印尼穿越流演化對印-太暖池的溫鹽、上層水體結構、水團等水文參數(shù)以及暖池和類ENSO等熱帶系統(tǒng)有重要影響,同時也是北半球大冰期等高緯過程的觸發(fā)動力。這其中,提出的有關印-太暖池水體交換對區(qū)域和全球氣候影響機制的假說往往只得到模擬結果的驗證,還缺乏古海洋記錄的實證檢驗。問題的關鍵是目前缺乏合適的沉積物材料,以致對印尼海道或印尼穿越流的演化研究很不系統(tǒng),這種情況在構造尺度和長期演化趨勢方面更為突出。解決上述問題的有效方法是在印-太暖池印尼海道兩側精心設計調查站位,并對應獲取高分辨率或長尺度的沉積物巖芯,然后開展古海洋學的對比集成分析。