本研究使用多種屬浮游有孔蟲之碳同位素記錄探討次表層海水 碳同位素於不同深度之變化。由結果顯示，表水 G. ruber、混合層種 G. sacculifer 及溫躍層種 P. obliquiloculata 三種浮游有蟲於岩芯上部 1000 公分的記錄(圖 3.7)，發現表水種 G.ruber 並無依照深度呈現出 最高之碳同位素數值，而混合層種 G. sacculifer 及溫躍層種 P.
obliquiloculata 則依生存深度呈現 G. sacculifer 之碳同位素記錄高於 溫躍層種 P. obliquiloculata 的現象。主要原因為 G.ruber 之碳同位素 雖與海水達成平衡，但因生機效應(如光合作用、生長速率快慢)海水
160ka 以來混合層種 G. sacculifer 的碳同位素有較明顯的週期變 化。在兩次冰消期時，僅在 T I 時有一明顯的快速變小事件，視為 δ13Cmin事件。在早及中全新世時，G. sacculifer 碳同位素表現出爬升 的情況，到了全新世晚期則有明顯下降的情況，其變化振幅為三種 屬中最大。
溫躍層種 P. obliquiloculata 的碳同位素記錄是三種屬中有著最 具冰期-間冰期之週期性變化記錄，振幅變化也為三種屬中最小。在 最近兩次冰消期時(T I 和 T II)，皆有碳同位素快速降低的記錄，並達
全球性碳同位素極小值事件，及與氣候變遷的關連。
將兩混合層種浮游有孔蟲之碳同位素比值相比，發現 G. ruber、G.
sacculifer 的碳同位素曲線有約 0.5‰的偏差，而 G. sacculifer 的碳同位素 皆重於 G. ruber，偶有數值相近或是 G. sacculifer 數值較輕的情況(圖 3.7)。將表水種 G. sacculifer 與溫躍層種 P. obliquiloculata 之碳同位素曲 線相比較可發現兩種屬間的曲線變化較為一致，且數值相近，G. sacculifer 數值僅略高於 P. obliquiloculata (圖 3.7)。三種浮游有孔蟲之碳同位素比較 下，較深水的 G. sacculifer 與溫躍層種 P. obliquiloculata 的碳同位素變化 曲線極為相似，而同為表水種的 G. ruber 與 G. sacculifer 卻較無一致性。
種屬碳同位素比較圖。由上而下分別為160 ka以來表水種G. rubber (綠色)、G. sacculifer (藍色)及次表水種 obliquiloculata (紅色)的碳同位素曲線。
第四章 第四章
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4.1 550ka 以來暖池區浮游有孔蟲氧同位素記錄之比較
以來暖池區浮游有孔蟲氧同位素記錄之比較 以來暖池區浮游有孔蟲氧同位素記錄之比較 以來暖池區浮游有孔蟲氧同位素記錄之比較
因本岩芯位於西赤道太平洋暖池南緣，故可與與暖池中心區域 岩芯 ODP 806B (Berger et al., 1996)、ERDC 84、ERDC 89、 ERDC 93 岩芯(Schiffelbein and Berger, 1996)(圖 4.1)之浮游有孔蟲 G.sacculifer 氧同位素資料相對比，了解 550ka 以來暖池中心與南緣表水之氧同 位素變化情況(圖 4.2)。
圖 4.1 西太平洋暖池中心 ODP 806B (Berger et al., 1996)、ERDC 84、
ERDC 89、 ERDC 93(Schiffelbein and Berger, 1996)岩芯分布圖 (Tachikawa et al., 2009)。
西太平洋暖池具有年均溫為 28℃以上的特性(Webster and Palmer, 1997)，為一表水溫穩定偏高的區域。比較 550ka 以來之記錄 發現，暖池中心岩芯氧同位素振幅皆小於南緣之 MD05-2925 岩芯。
由前人研究可知，西太平洋岩芯的冰期-間冰期氧同位素振幅與其他 海盆相比，普遍有較小的現象，可歸因於冰期-間冰期暖池區的 SST 無改變、生物擾動作用，或是表水鹽度分佈的改變所造成(Broecker, 1986；Martinez et al., 1997)。
從過去暖池區古溫度重建記錄顯示，暖池區在過去 5 個百萬年 來都維持穩定的溫度(Wara et al., 2005)，故排除暖池南緣之
MD05-2925 岩芯在間冰期有著較暖池中心具更高溫度記錄之可能，
但冰期卻可能記錄到暖池因大小、位置的改變而造成暖池邊緣 MD05-2925 岩芯比暖池中心有更低氧同位素數值之可能，其因素可 能為暖池南緣海表溫度降低或是降雨區遠離造成鹽度變大。
儘管生物擾動會造成的冰期-間冰期沉積物混合效應，而降低冰 期-間冰期的氧同位素振幅(Anderson et al., 1989)。本岩芯沉積速率約 為 5.2cm/ka，而暖池區岩芯約達 1.5 cm/ka，MD05-2925 岩芯略高於 暖池中心岩芯，但西赤道太平洋岩芯相對於其他海盆而言，具有沉 積速率普遍偏低之特性，故由於暖池中心岩芯低沉積速率而造成氧 同位素振幅降低的情況較小。
若不考慮生物擾動所造成的氧同位素振幅減縮，比較 MD05-2925 岩芯與西太平洋暖池中心 ODP 806B (Berger et al., 1996)、ERDC 84、ERDC 89、 ERDC 93(Schiffelbein and Berger, 1996) 岩芯之氧同位素振幅，發現位於暖池南緣的 MD05-2925 岩芯在冰期 -間冰期尺度下能敏感記錄暖池在氧同位素上的變動，暗示暖池南緣
圖 4.2 MD05-2925 岩芯與西太平洋暖池區 ODP806B(159.3°E；0.3°3N；
水深: 2520 m)、ERDC84(157.2°E；1.4°N；水深：2339m)、
ERDC89(155.8°E；0.0030°S；水深: 1932 m )、 ERDC93(157.2°
E； 1.4°N；水深: 1604 m )岩芯(Berger et al., 1996；Schiffelbein and Berger, 1996)G. sacculiger 在 550ka 來氧同位素記錄比較圖。陰影
4.2 160ka 以來混合層與溫躍層間氧同
以來混合層與溫躍層間氧同 以來混合層與溫躍層間氧同 以來混合層與溫躍層間氧同位素值變化 位素值變化 位素值變化 位素值變化
本研究利用浮游有孔蟲建立水層變化，假設混合層 G. sacculifer 與溫躍層的 P. obliquiloculata 的兩種浮游有孔蟲在 55 萬年來沒有生長 偏好深度上的變化，計算兩種屬之氧同位素差值，以差值的變化趨勢 來探討水層結構在冰期-間冰期尺度上的差異。而 MD05-2925 岩芯位 處混合層發育良好之暖池地區，亦無湧升作用之外加影響，且在多種 屬浮游有孔蟲氧同位素值上，皆有明顯依所生存之水層深度分布的情 況 ， 故 本 岩 芯 之 氧 碳 同 位 素 數 值 無 進 行 標 準 化 處 理 。 此 外 由 MD05-2925 岩芯 G. sacculifer 及 P. obliquiloculata 的 Mg/Ca 所轉換而 成的溫度(Lo et al., 2008)及兩種屬間的溫度差值可以用來輔助說明 間的垂直向熱量梯度(thermal gradient)強度的變化(Sato et al.,2008)。
故當本岩芯間冰期 ∆δ18Oo-s與 ∆Τs-o變化趨勢一致時，代表此時混合 層與溫躍層間垂直向熱量梯度變化與溫差變化一致；反之，冰期時 混合層與溫躍層間垂直向熱量梯度變化與溫差變化為反向關係，可
圖 4.3 MD05-2925 岩芯 160ka 以來，浮游有孔蟲 G. sacculifer 及 P.
obliquiloculata 兩種屬間，經過五點平均後之氧同位素差值(上 圖，實線)及鎂鈣比溫度差值(下圖，虛線)比較圖(Lo et al., 2008)。
陰影區代表間冰期區間。
為了呈現 MD05-2925 岩芯混合層和溫躍層在不同時期之氣候型 態時變化，可由 G. sacculifer 及 P. obliquiloculata 兩個種屬於特定時 期之氧同位素數值和鎂鈣比值溫度上之兩種屬間的差值的變化，探討
利用表 4.1 之冰期與間冰期數值，仿照 Sato et al.(2008)所採用的 垂直水層變化方式，將 MD05-2925 岩芯在 MIS 1 時鎂鈣比溫度資料 標示到現今所羅門海地區東經 151.5°南緯 9.5°的溫度剖面圖上 (NOAA, 2005)，重建出 16 萬年來所羅門海地區的水層圖(圖 4.4)。
MD05-2925 岩芯在 MIS 1 時表水與溫躍層鎂鈣比溫度於現今溫度剖 面所對應之深度，與 G.sacculifer 及 P. obliquiloculata 兩個種屬之生 存深度相符合，故本研究所選定之混合層與溫躍層深度的浮游有孔 蟲，的確能記錄過去混合層與溫躍層深度之變化，以利探討西太平 洋暖池南緣水文因應氣候變遷產生之改變。圖 4.4 顯示各時期與 MIS1 相比，混合層與溫躍層溫度皆隨冰期或間冰期而移動，而冰期 過渡到間冰期時候的冰消期之混合層與溫躍層溫度皆介於間冰期與 冰期之間。
圖 4.4 結合研究區域站位(9.5S，151.5E)現今海洋溫度剖面資料 (Locarnini et al., 2006)，與冰期、間冰期兩種氣候型態時 G.
sacculifer 與 P. obliquiloculata 的溫度平均，呈現所羅門海地區 16 萬年來冰期間冰期時的水層結構變化。
為了呈現出太平洋暖池區中心與南緣在不同氣候型態的位置變 化情況，利用 MD05-2925 與 ODP 806B 岩芯在 MIS 1、MIS 5.5、MIS 6.2、LGM、T I、T II 時 G. sacculifer (表水)與 P. obliquiloculata (溫躍 層)的氧同位素比較圖(圖 4.5)，以最接近現今暖池水文環境的 MIS 1 為基準進行不同時期氧同位素變化之比較。由結果呈現暖池中心與 南緣於溫躍層深度之氧同位素數值相近，唯表水氧同位素差值於 T II 時最大，暖池中心較南緣負 1.8‰；MIS 5.5 時暖池南緣較中心變負 0.7‰；LGM 與 MIS 6.2 時分別有 0.5‰與 0.4‰之差異，MIS 1 和 T 1 時暖池中心與邊緣岩芯氧同位素差異最小，代表在此時暖池中心與 南緣的氧同位素差異小，MD05-2925 岩芯仍在暖池含括的範圍內。
觀察冰期-間冰期各時期混合層與溫躍層之氧同位素斜率，發現 MIS 5.5 時暖池中心與南緣間氧同位素斜率差異最大，顯示暖池中心 與南緣兩者水文迥異，此結果呼應表 4.4 所觀察到 MIS 5.5 時本岩芯 站位受到鹽度效應影響氧同位素變化。除 MIS 5.5 之外，暖池中心與 南緣 MD05-2925 岩芯間之混合層與溫躍層氧同位素數值差異小，斜 率亦相近，代表最近兩次冰消期、MIS 1、LGM、MIS 6.2 時暖池南 緣與中心之水文條件相近，沒有明顯差異。
圖 4.5 MD05-2925 與 ODP 806B 岩芯在 MIS 1、MIS 5.5、MIS 6.2、LGM、
T I、T II 時 G. sacculifer(表水)與 P. obliquiloculata(溫躍層)的氧 同位素比較圖。ODP 806B 岩芯氧同位素(Berger et al., 1996)。
由 MD05-2925 與 ODP 806B 岩芯在 MIS 1、MIS 5.5、MIS 6.2、
LGM、T I、T II 時 G. sacculifer(表水)與 P. obliquiloculata(溫躍層)的 鎂鈣比溫度比較圖(圖 4.6)，以最接近現今暖池水文狀況之 MIS 1 為 當符合的表現(Beaufort et al., 2001)。冰消期西太平洋暖池呈現出初 級生產力增加且溫躍層深度變深的情況( de Garidel-Thoron et al., 2007)，代表冰消期貿易風有明顯增強的現象，與 La Niña 氣候情況
圖 4.6 MD05-2925 與 ODP 806B 岩芯在 MIS 1、MIS 5.5、MIS 6.2、LGM、
T I、T II 時 G. sacculifer(表水)與 P. obliquiloculata(溫躍層)的鎂鈣 比溫度比較圖，MD05-2925 鎂鈣比溫度(Lo et al., 2008)，ODP 806B 鎂鈣比溫度(Lea et al., 2000)。
從溫度上的差異呈現暖池南緣區在間冰期有著較厚的混合層，
代表此時水層層化作用強烈，混合層發育良好，顯示信風造成的混 合作用強烈。中心與南緣所出現的極大差異，指示此時雖然在溫度 上與暖池差異小，但水體氧同位素有明顯的改變。
綜合暖池中心與南緣岩芯在表水及溫躍層之氧同位素與溫度記 錄，可歸納出暖池在冰期-間冰期尺度下的演變情況：
1. 冰期：暖池南緣溫躍層溫度低，呈現出溫躍層深度較淺的情況，
代表暖池在南緣處較為式微。
2. 冰消期：暖池南緣溫躍層溫度較冰期明顯增加，短時間內的溫躍 層深度突然變深，暗指此時為 La niña 事件發生頻繁之 La niña-like 氣候型態。對應到貿易風、東太平洋湧升流皆有增強的情況，可 與南濱洋暖化建立遙相關。
3. 間冰期：從暖池中心與南緣岩芯表水溫差達到極小值的記錄，佐 以溫躍層溫度達最高，代表溫躍層深度最深的記錄，皆顯示暖池 自冰消期至間冰期間經長期的暖水堆積，而使暖池發育良好，涵 蓋南緣 MD05-2925 岩芯站位，此時暖池最為強勢。在 MIS 5.5 時 由於暖池中心與南緣間之氧同位素差異，故可推論為此時氧同位 素之差異主要來自鹽度的改變。