南极寒冷逆转时期和全新世期间,巴塔哥尼亚西南部(南纬52度)的空气温度和降雨量的变化
《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》:Air temperature and rainfall variability in south-western Patagonia (52°S) during the Antarctic Cold Reversal and the Holocene
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时间:2026年05月10日
来源:Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 2.6
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杰罗姆·凯泽 | 弗兰克·拉米 | 卡琳娜·B·朗格 | 赫尔格·W·阿尔茨
莱布尼茨波罗的海研究所(位于德国罗斯托克的瓦尔内明德)
**摘要**
全球范围内,长期的大陆平均气温(MAT)记录十分罕见,但这些记录对于古气候和古环境的重建至关重要。本研究利用基于土壤细
杰罗姆·凯泽 | 弗兰克·拉米 | 卡琳娜·B·朗格 | 赫尔格·W·阿尔茨
莱布尼茨波罗的海研究所(位于德国罗斯托克的瓦尔内明德)
**摘要**
全球范围内,长期的大陆平均气温(MAT)记录十分罕见,但这些记录对于古气候和古环境的重建至关重要。本研究利用基于土壤细菌脂质的代用指标,对西南巴塔哥尼亚峡湾地区(蒙特海军上将湾;52°S)在过去约14.5千年间的MAT变化进行了估算。该地区的MAT在14.5至11千年期间约为7±1°C,这一时期包括了南极气候反转期(ACR;14.7–13千年)。ACR之后的持续低温很可能是由于南部巴塔哥尼亚冰原存在的冰川所产生的局部冷却效应所致。随后,气温在全新世早期(11–8千年)上升至约12±1°C的最大值,而在全新世中晚期则降至约10±1°C。ACR期间的3–4°C降温与基于质量平衡-冰流模型对位于44–47°S地区的冰碛序列进行的温度估算结果高度吻合。研究还将MAT记录与表示陆源输入的K/Ti代用指标以及基于高等植物叶蜡中的正烷烃脂质的植被覆盖代用指标相结合。这些代用指标表明,14.5至11千年间湿度有所增加,而在全新世早期则呈现出较为干燥的气候特征,这与当时西南巴塔哥尼亚沿海地区普遍湿润的气候条件形成对比。全新世早期南极环模的正向变化以及由此导致的南半球西风(SWW)向极地的偏移和增强,可能引发了安第斯山脉迎风侧的湿润天气,而背风侧则因焚风作用而变得干燥。在ACR期间以及全新世中晚期,西风向赤道方向移动、强度减弱,导致安第斯山脉两侧的巴塔哥尼亚地区变得更为湿润。蒙特海军上将湾的这些MAP和湿度相关数据为基于海洋、湖泊和冰川证据的巴塔哥尼亚古环境重建提供了重要的新见解。
**1. 引言**
西南巴塔哥尼亚(40–55°S)是中高纬度地区的主要气候记录来源,也是理解南半球西风(SWW)过去行为的关键区域。这类风在全球气候系统中起着重要作用,它们调节着南大洋富碳深层水的上升流(Toggweiler等人,2006;Marshall和Speer,2012;Gruber等人,2019)。西南巴塔哥尼亚的冰川后古记录主要包括海洋和峡湾沉积物(Kaiser等人,2005;Lamy等人,2007,2010;Caniupán等人,2011,2014;Bertrand等人,2014;Haddam等人,2018;Troch等人,2023;)、湖泊沉积物(Moreno等人,2021,2025;Roberts等人,2022;Perren等人,2025)、泥炭(Lamy等人,2010;McCumloch等人,2020,2021,2023)以及石笋(Schimpf等人,2011;Klaes等人,2022)。现有研究表明,在南极气候反转期(ACR;14.7–13千年)以及全新世中晚期,安第斯山脉两侧的气候条件均较为湿润和寒冷(Pedro等人,2016)。然而,在全新世早期,安第斯山脉50°S–55°S背风侧的气候持续干燥,与同一纬度迎风侧湿润且风速较大的情况形成对比(Lamy等人,2010;Kilian和Lamy,2012;Moreno等人,2018a,2021;Roberts等人,2022)。最近,Perren等人(2025)提出全新世早期西风的最大向南移动可能导致南纬53°S以下的巴塔哥尼亚地区西风减弱、降水减少。目前尚缺乏足够的定量气候重建资料来准确描述冰川后时期的巴塔哥尼亚气候模式(Montade等人,2019;Flantua等人,2015)。尽管智利南部和巴塔哥尼亚峡湾的海表温度(SST)记录较为完备(例如,Kaiser等人,2005;Caniupán等人,2011,2014),但平均气温(MAT)记录相对较少,仅北部巴塔哥尼亚(41°S;Massaferro等人,2014)有一个基于摇蚊的记录。不过,这种方法存在较高的不确定性,主要源于化石密度较低和现有的数据集有限(Massaferro等人,2014;Montade等人,2019)。为进一步揭示冰川后时期的MAT和湿度变化,并尝试解释西南巴塔哥尼亚古环境记录的不一致性,本研究将有机代用指标与反映湿度相关陆源输入的无机代用指标相结合,应用于从蒙特海军上将湾(GAM)获取的沉积物岩芯中。该岩芯位于安第斯山脉背风侧,海拔约52°S,覆盖了过去约14.5千年的时间。
**2. 研究区域**
巴塔哥尼亚是南美洲南部一个广阔而多样的地区,从大约38°S延伸至大陆最南端的55°S。西南巴塔哥尼亚(51–55°S)是一条狭窄的土地带(宽度约50–150公里),介于太平洋海岸和安第斯山脉背风侧之间,这些地区的安第斯山脉高度低于2000米。这一区域全年都受到强烈的西风影响(Garreaud等人,2009)。南部安第斯山脉的存在造就了地球上最显著的降水梯度之一(Smith和Evans,2007;Garreaud等人,2009,2013)。迎风侧的空气上升作用使得太平洋沿岸和安第斯山脉西坡形成极端湿润的气候,年降水量在5000至10,000毫米之间(Garreaud等人,2013)。这种高降水量支撑了北部和南部巴塔哥尼亚冰原(NPI和SPI)以及达尔文山脉冰原的存续。相反,安第斯山脉东侧的降水量低于500毫米(Garreaud等人,2013)。安第斯山脉背风侧则受到焚风的影响(Seluchi等人,2003;Norte,2015;Antico等人,2021;Temme等人,2020)。焚风是一种干燥且温度相对较高的下降气流,它发生在空气在迎风坡通过地形作用降水后冷却的过程中。基于2003–2020年共17年的数据集的研究显示,焚风事件每年平均发生1073小时,即每年约1.5个月,主要出现在南半球夏季(Minowa等人,2024)。夏季增强的西风速度不仅增加了降水量,还增加了焚风的发生频率(Temme等人,2020;Minowa等人,2024)。此外,这一纬度的年冰川消融量中有20%是由焚风造成的(Minowa等人,2024)。这突显了焚风对该地区气候的重要性。
过去约40年间,安第斯山脉东侧约52°S的年降水量与安第斯山脉上的纬向风流呈中性至轻微正相关(Garreaud等人,2013;Schneider等人,2003;Moreno等人,2018a)。在南半球夏季,当西风加强并向极地方向移动时(南纬50–52°S),纬向风流与降水量呈中性至负相关;而在南半球冬季,纬向风流与降水量呈正相关,因此在过去十年中两者呈现净中性至负的相关性(Roberts等人,2022)。
蒙特海军上将湾是一个半封闭的盆地,毗邻乌尔蒂玛埃斯佩兰萨海峡(图1A,B)。它通过东部和东北部的几个河口和内峡湾与外部相连,同时通过两条狭窄的水道(圣玛丽亚运河和基尔克通道;图1B)以及西部峡湾与太平洋相连。位于海湾东北部的纳塔莱斯港(图1B)的气候特征是年平均气温约为5°C,夏季最高可达13°C,冬季最低降至0°C。钻探地点的年平均降水量约为1540毫米,8月至12月为降水高峰期,6月至9月为低谷期(数据来源:https://camels.cr2.cl/;Alvarez-Garreton等人,2018;Barría等人,2021)。
**3. 材料与方法**
**3.1. 沉积物岩芯**
SO296/2_57-1(长39厘米;坐标51°47.951′S,72°50.425′W)、SO296/2_57-4(长53厘米;坐标51°47.952′S,72°50.422′W)和SO296/2_57-6(长1776厘米;坐标51°47.956′S,72°50.425′W)这三根岩芯是在2023年2月,乘坐“Sonne”号调查船(Schulz-Vogt和船上科学家团队,2023)在GAM的深水区(约180米水深处)采集的。这三根岩芯通过Mn/Ca元素比值进行视觉关联合并(图S1),并进一步修正了123至171厘米深度范围内的特殊事件层。沉积物主要呈绿色灰泥状,含有贝壳和一些微弱的层理结构。在岩芯最深处(超过1200厘米处),发现了灰泥质黏土层以及两个砂层,其中 erosional bases 分别位于约1370厘米和1540厘米处(图S2)。这些层嵌入在同一黏土岩质单元中,没有明显的侵蚀不整合现象,因此不代表大量沉积物被侵蚀的情况(图S3)。未观察到火山灰层。
**3.2. 放射性碳测年**
不同的底栖贝壳样本在布雷默哈芬阿尔弗雷德韦格纳研究所使用MICADAS设备进行了放射性碳测年(Mollenhauer等人,2021)。年龄模型结合了岩芯上部1200厘米范围内的放射性碳测年结果,并通过线性外推法推算了岩芯底部的年龄(由于缺乏可测年物质)。测得的12个放射性碳年龄使用南半球校准曲线(SHCal20;Hogg等人,2020)转换为日历年份,假设储层年龄为0.78千年(Caniupán等人,2014)。岩芯采集年份(即公元2023年)被标记为岩芯顶部,而岩芯底部的年龄被定为14.5千年。由于附近陆地记录显示雷克卢斯火山在约14.8千年前的爆发没有产生火山灰层(Sagredo等人,2011;Stern等人,2011),这进一步证实了岩芯底部的年龄小于14.8千年(图S3)。BACON 2.5.5软件(Blaauw和Christen,2011)被用于确定复合岩芯的年龄模型(图S4)。放射性碳测年结果列于表S1中。
**3.3. X射线荧光扫描**
为了测定主要元素的相对含量,沉积物岩芯在瓦尔内明德波罗的海研究所使用ITrax X射线荧光(XRF)扫描仪进行了检测(Cox Analytical Systems)。该扫描仪配备了一个工作电压为30 kV、电流为55 mA的Cr射线管,曝光时间为5秒,分辨率达到200 μm(H?usler等人,2017)。原始数据经过2厘米线性插值处理。K/Ti元素比值(对数函数)被用作风化指标,因为它反映了易被风化过程侵蚀的移动元素K与稳定元素Ti的相对比例(Clift等人,2008)。这一比值被用作风化和侵蚀强度的指标(Arnaud等人,2012;Matys Grygar等人,2017,Matys Grygar等人,2019)。数据列在表S2.3.4中。脂质生物标志物分析是在波罗的海研究所Warnemünde进行的。沉积物(约2克干重)通过加速溶剂萃取法(Thermo Scientific Dionex ASE 350)在高压和高温(100巴和100摄氏度)下用二氯甲烷和甲醇(DCM:MeOH,9:1,体积比)混合物提取。总提取物通过微型闪蒸柱色谱法分离,使用硅胶作为固相,分别用正己烷、正己烷/DCM、DCM和DCM/MeOH洗脱得到四个组分。含有长链正烷烃的正己烷组分使用多通道TraceUltra GC(Thermo Scientific)进行分析,该仪器配备了DB-5 MS毛细管柱(30米×0.25毫米×0.25微米;Agilent Technologies)和火焰离子化检测器(FID)。目标化合物的峰识别是通过与含有n-C8至n-C40烷烃的外部标准品(LGC Standards)和内部参考标准品(Kaiser等人,2016a,Kaiser等人,2016b)进行保留时间比对来完成的。
基于C26至C32正烷烃的碳偏好指数(CPI)被用作指示最近生物起源(较高值)与再合作用/岩成起源(较低值)高等植物叶蜡脂质的指标,其定义如Kolattukudy(1976)所述:CPI=0.5×(C27+C29+C31)/(C26+C28+C30+C27+C29+C31+C28+C32)。n-C27至n-C31奇数烷烃的百分比用于估计蜡质正烷烃的生物贡献(%WNA),从而推断植被覆盖情况。其定义如Caumo等人(2020)和Kim等人(2020)所述:%WNA=Σ(Cn–0.5×Cn+1)/Σ(Ctotal)×100。含有支链甘油二烷基甘油四醚(brGDGT)脂质的DCM/MeOH组分通过0.45微米聚四氟乙烯过滤器过滤。brGDGTs通过高压液相色谱-大气压化学电离质谱法(HPLC APCI-MS;Thermo Scientific)进行分析。各个GDGTs的分离是在两个串联的UHPLC硅胶柱(BEH HILIC,2.1毫米×150毫米,1.7微米;Waters)上实现的。brGDGTs的鉴定采用单离子监测(SIM)方法,如Hopmans等人(2016)和Kaiser与Arz(2016)所述。应用了两个指标来估计brGDGTs的来源(陆地来源与水生来源)。brGDGT-IIIa与brGDGT-IIa的比率(IIIa/IIa;Xiao等人,2016)和#ringstetra(Sinninghe Damsté,2016)的定义如下:#ringstetra=(brGDGT-Ib+2×brGDGT-Ic)/(brGDGT-Ia+brGDGT-Ib+brGDGT-Ic)。使用基于多元线性回归的方程来估算平均气温(MATmr;De Jonge等人,2014):MATmr°C=7.17+17.1×brGDGT-Ia+25.9×brGDGT-Ib+34.4×brGDGT-Ic–28.6×brGDGT-IIa。基于全球土壤沉积物的MATmr校准的误差范围约为±4.6摄氏度(De Jonge等人,2014)。需要注意的是,由于土壤中的细菌活性在寒冷月份通常较低,brGDGT温度代理指标可能偏向于温暖季节的温度(Deng等人,2016)。所有数据列在表S3.4中。
结果和讨论:根据缺乏海洋底栖有孔虫和较低的海洋有机质含量(图S1),GAM在约13.6千年前至10.5千年前被冰川湖占据。这证实GAM是Puerto Consuelo冰川湖的一部分,后者在约17.5千年前至10.3千年前占据了从GAM、Seno última Esperanza到Torres del Paine地区的冰坝区域(图1B和2A;Sagredo等人,2011;Stern等人,2011;Moreno等人,2012;Moreno等人,2026;Roberts等人,2022)。然而,13.6千年前存在海洋底栖有孔虫表明曾经有过海洋阶段,这可能与Puerto Consuelo冰川湖在大约14.2千年前发生的早期排羊水事件相对应(Stern等人,2011)。Stern等人(2011)提出,大约14.7千年前至14.3千年间的融水脉冲1 A可能导致冰盖变薄和冰坝通道的崩塌(Paso Kirke;图1B),从而逐渐过渡到短暂的海洋阶段,随后冰川再次前进并重新形成了Puerto Consuelo冰川湖(ACR时期,14.7–13千年前)。冰川消退和冰川湖消失后,GAM在约10.5千年前重新回到海洋环境,这很可能是由于全球海平面变化和冰川消退后的地壳反弹所致。大约10.5千年前至9.2千年间,在Seno Skyring(南纬52度;Kilian等人,2013)、麦哲伦海峡中部(南纬53度;McCulloch和Davies,2001)以及Almirantazgo峡湾(南纬54度;Darwin冰原北部;Bertrand等人,2017)也记录了同期海洋入侵现象。因此,关于Puerto Consuelo冰川湖晚期的海洋和陆地重建在年龄不确定性范围内是一致的,早全新世的海洋入侵似乎发生在约10千年前的巴塔哥尼亚西南部。
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图2. Almirante Montt湾以及巴塔哥尼亚西南部和南极洲的其他关键代用指标记录。(A) 本研究以及Stern等人(2011;Sagredo等人,2011)提出的GAM淡水和海洋阶段的持续时间;(B) 南极洲气温(EPICA Dome C;Jouzel等人,2007);(C) 东南太平洋海表温度(SST)(智利南部41度;Kaiser等人,2005;Lamy等人,2007);(D) 基于土壤衍生的brGDGTs估算的平均气温(MATmr;本研究);(E) K/Ti元素比率(本研究);(F) 根据陆地记录的47至50度南纬地区的冰川前进情况(Strelin等人,2014;Kaplan等人,2016;Reynhout等人,2019;Sagredo等人,2021;Peltier等人,2025);(G) 碳偏好指数(CPI;本研究);(H) 叶蜡正烷烃的百分比(WNA;本研究);(I) 树木花粉的百分比(AP)——Cipreses湖(Moreno等人,2018a,Moreno等人,2018b);(J) 湿生植物花粉的百分比——Gran Campo Nevado泥炭沼泽GC2(Lamy等人,2010);(K) 沉积物磁化率(MS)——Isla Hornos湖(Perren等人,2025)。请参见图1了解不同记录的位置。D = 潜在的排水事件;ACR = 南极冷反转;YD = 年轻干期。
考虑到IIIa/IIa指数和#ringstetra指数的平均值及标准差(分别为0.8±0.2和0.4±0.1),brGDGTs很可能来自土壤。IIIa/IIa值在0.59至0.92之间表示含有显著陆地输入的海洋沉积物,而#ringstetra值<0.7表明brGDGTs主要来源于土壤侵蚀(Sinninghe Damsté,2016;Xiao等人,2016)。然而,也不能完全排除brGDGTs的现场生成。De Jonge等人(2014)基于全球土壤的数据校准被用来重建过去14.5千年的平均气温(MAT)。GAM的长期MAT趋势与南极洲的气温变化(Jouzel等人,2007)以及智利南部的海表温度变化(Kaiser等人,2005;Lamy等人,2007)相当,除了ACR与早全新世之间约1.5千年的升温延迟(图2B-D)。GAM在14.5千年前至11千年前之间的平均气温约为7±1摄氏度,即比现在低3-4摄氏度(<0千年前沉积物的平均MAT估计值为11±1摄氏度)。这与基于质量平衡-冰流模型对位于44-47度南纬的ACR冰碛序列的温度估计结果一致(Muir等人,2023)。早全新世时期的平均气温约为12±1摄氏度,中全新世至晚全新世期间降至10±1摄氏度,然后在过去的1千年内再次升高。ACR期间平均气温的延迟升高可能是由于冰川的存在和/或Puerto Consuelo冰川湖在约12.8千年前至10.3千年间的退缩和排水导致的局部冷却效应(Moreno等人,2009;Sagredo等人,2011;Stern等人,2011)。
通过K/Ti代用指标(图2E)估算了陆源输入,这最终与湿度和降雨量变化有关。记录显示在14.5千年前至11千年前输入量较高,因此降雨量和/或冰川前进/停滞程度也相对较高。实际上,有证据表明在49至50度南纬之间在14-12千年间存在冰川前进(图2F;Strelin等人,2014;Reynhout等人,2019),这可能与K/Ti峰值和较低的平均气温相对应。大约12.9千年和11.7千年间的两个K/Ti值较低的沙质区间可能与通过冰坝通道(如Canal Santa María和Paso Kirke)向太平洋排水的Puerto Consuelo冰川湖事件有关,这一点也从湖泊记录中得到证实(Stern等人,2011;Sagredo等人,2011;Roberts等人,2022)。大约10.8千年间的高K/Ti值可能与冰川融化导致的陆源输入增加更为相关。14.5千年前至11千年间相对较低的CPI和%WNA值表明陆地植被覆盖减少,因此土壤侵蚀可能增加。Cipreses湖(位于GAM北部;图1;Moreno等人,2018a)中树木花粉的百分比很低,支持了这一时期的植被覆盖减少,从而导致土壤侵蚀增加。Cipreses湖中相对较低的空气温度和较高的降雨量很可能引发了冰川前进和GAM地区植被的增加。
随着最后一次冰川消退结束时平均气温升高了5摄氏度,早全新世期间K/Ti值下降,而CPI和%WNA指数上升,表明树木植被显著增加,正如Cipreses湖中记录的那样(树木花粉百分比高达80%;Moreno等人,2018a,Moreno等人,2018b)。陆源输入的减少可能与植被增加防止侵蚀和/或条件变干有关。Cipreses湖和Pintito湖(未显示)中高比例的木炭表明早全新世期间该地区温暖干燥。结合最后一次冰消期结束时的5摄氏度平均气温升高,K/Ti值下降,而CPI和%WNA指数上升,支持了树木植被的显著增加,如Cipreses湖中的记录所示。中全新世至晚全新世期间,K/Ti值在数千年和数百年时间尺度上的增加可能与地区性冰川前进有关(图2F;Strelin等人,2014;Kaplan等人,2016;Reynhout等人,2019;Sagredo等人,2021;Peltier等人,2025)。巴塔哥尼亚西南部全新世的冰川波动与温度下降和降水增加有关,这从长期MAT记录中可以得到证实(Hulton等人,2002;Bertrand等人,2012;Yan等人,2022;Troch等人,2024)。与现有巴塔哥尼亚古环境记录相结合,我们将GAM过去的变化解释为过去14.5千年来SWW位置和强度变化以及相关焚风发生的改变所驱动的。ACR大约在14.6千年前开始于巴塔哥尼亚这一地区,当时平均气温约为7摄氏度,SWW向赤道方向纬度移动,促进了冰川前进(Moreno等人,2009;Moreno等人,2018b;Sagredo等人,2011;Pesce和Moreno,2014;Moreno,2020;Fletcher和Moreno,2012;Soteres等人,2023)。不仅SWW的核心区域(目前位于南纬50-52度)向赤道方向移动,可能超过了51度(Roberts等人,2022),而且在ACR期间SWW的纬度范围至少扩展到了41至54度(Sagredo等人,2018;Moreno等人,2022;Soteres等人,2022;Soteres等人,2023)。与12.8千年前至10.3千年间的冰川逐渐退缩一致(Moreno等人,2009;Sagredo等人,2011),在11千年前平均气温上升了5摄氏度。早全新世期间SWW减弱或向极地方向移动到51度以北(Roberts等人,2022)。根据巴塔哥尼亚南部安第斯山脉背风侧的几个早全新世陆地记录,发现相对干燥的条件(Moreno等人,2012;Moreno等人,2018a;Moreno等人,2018b;Zolitschka等人,2019;Reynhout等人,2019;McCulloch等人,2020;Roberts等人,2022)。早全新世期间焚风的增强被用来解释全新世期间的干燥条件。结合现有的巴塔哥尼亚古环境记录,我们解释了过去14.5千年间GAM的平均气温、陆源输入和植被覆盖的变化主要是由SWW及其相关焚风位置和强度的变化所驱动的。ACR大约在14.6千年前开始于巴塔哥尼亚这一地区,当时平均气温约为7摄氏度,SWW向赤道方向纬度移动,促进了冰川前进(Moreno等人,2009;Moreno等人,2018b;Sagredo等人,2011;Pesce和Moreno,2014;Moreno,2020;Fletcher和Moreno,2012;Soteres等人,2023)。不仅SWW的核心区域从目前的50-52度迁移到了更靠赤道的位置,可能超过了51度(Roberts等人,2022),而且在ACR期间SWW的纬度范围也至少扩展到了41至54度(Sagredo等人,2018;Moreno等人,2022;Soteres等人,2022;Soteres等人,2023)。与12.8千年前至10.3千年间的冰川逐渐退缩一致(Moreno等人,2009;Sagredo等人,2011),在11千年前平均气温上升了5摄氏度。早全新世期间SWW较弱或向极地方向移动到51度以北(Roberts等人,2022)。在几个早全新世陆地记录中发现了相对干燥的条件,这与Moreno等人(2012;Moreno等人,2018a;Moreno等人,2018b;Zolitschka等人,2019;Reynhout等人,2019;McCulloch等人,2020;Roberts等人,2022)描述的早全新世温暖干燥条件相符。早全新世期间焚风的增强被用来解释从Punta Arenas(南纬53度;McCulloch等人,2023)的泥炭沼泽记录中重建的干燥条件。然而,来自安第斯山脉迎风面的记录,例如位于Gran Campo Nevado山脉附近的一个泥炭沼泽中的湿生植物花粉记录(图1B和2J;Lamy等人,2010年),表明在53°S附近湿度增加,并且西南风(SWW)的影响增强。这种对比模式可能一方面与安第斯山脉迎风面上西南风的增强以及焚风(foehn winds)的增强有关,这导致了安第斯山脉51–53°S地区以及54°S的Cordillera Darwin地区更为干燥的条件和更高的火灾活动(Moreno等人,2021年;McCulloch等人,2020年)。另一方面,51–53°S可能是早全新世西南风影响的最北界限。来自合恩角(Cape Horn)Isla Hornos的湖泊记录(56°S;图1A和2K)证明了在1万到8千年期间西南风向极地方向的扩展(Perren等人,2025年),这可能引发了南极半岛北部(64°S)的冰川退缩(Kaplan等人,2020年)。这种模式可能反映了早全新世期间南方环流模式(Southern Annular Mode,SAM)正向阶段的变化,即西南风的增强和向极地的收缩,导致巴塔哥尼亚51°S附近地区降水量减少/增加,以及巴塔哥尼亚和南极半岛的变暖和冰川退缩(Marshall等人,2003年;Gillett等人,2006年;Watterson等人,2009年;Abram等人,2014年;Lee等人,2019年)。大约8000年后GAM地区的更湿润和更寒冷的条件与41–55°S之间湿润温带森林和温带雨林的扩展是一致的(Abarzúa等人,2004年;Pesce和Moreno,2014年;McCulloch等人,2020年;Moreno等人,2018a,2018b,2021年,2022年;Moreno,2020年)。西南风向极地方向的扩展以及SAM模式变得更加明显,即西南风在纬度上的扩展和减弱,同时巴塔哥尼亚(Reynhout等人,2019年)和南极半岛(Kaplan等人,2020年)的降温和冰川前进,可能解释了中全新世到晚全新世期间巴塔哥尼亚普遍湿润的条件(Lamy等人,2010年;Markgraf和Huber,2010年;McCulloch等人,2020年;Moreno等人,2021年;Roberts等人,2022年)。自1950年以来观察到的SAM模式向正方向的转变(Villalba等人,2012年;Abram等人,2014年)体现在GAM和Cipreses湖记录的变暖、更干燥的条件以及植被覆盖率的减少上。这证明了此处使用的代理指标在估计巴塔哥尼亚西南部古环境变化方面的高灵敏度和可靠性。
5. 结论
从位于安第斯山脉背风面的Golfo Almirante Montt(巴塔哥尼亚西南部)获得了由于海平面和冰川波动导致的冰后期沉积物记录。通过基于沉积物元素组成、细菌膜脂质和高等植物叶蜡脂质的代理指标,分别重建了陆源输入、平均空气温度和植被覆盖的变化。结合来自巴塔哥尼亚西部和南极洲的现有记录,重建结果显示在14.5万到1.1万年前,当地气候更加湿润,平均气温低3–4°C,有利于巴塔哥尼亚冰盖冰川的扩张。经过5°C的升温后,早全新世时期的平均气温比现今高约1°C,气候更为干燥,表明西南风向极地方向移动,可能与焚风的增强有关。进一步的证据,如火灾活动、植被和陆源输入记录,表明该时期出现了类似SAM模式的条件。中全新世到晚全新世期间,巴塔哥尼亚西部更湿润和更寒冷的气候可能与西南风向赤道方向的移动及其纬度扩展有关,类似于SAM模式中的负向条件。1950年之后,气候再次转变为温暖和干燥的条件,这与观察到的SAM模式正向转变一致。由于这种转变似乎与人为活动有关,巴塔哥尼亚西南部的变暖和干燥趋势可能会持续到未来。
致谢
作者贡献声明:
Jér?me Kaiser:调查、正式分析、概念化、撰写——审稿与编辑、撰写——初稿。
Frank Lamy:概念化、撰写——审稿与编辑。
Carina B. Lange:概念化、撰写——审稿与编辑。
Helge W. Arz:正式分析、概念化、撰写——审稿与编辑、撰写——初稿。
未引用的参考文献:
McCulloch等人,2005年
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