南海北部东沙海底冲蚀河谷及其成因探讨

对覆盖南海北部东沙区的50多条多道地震剖面进行了解释.通过剖面解释,发现东沙隆起后,南海北部海底地形发生了较大变化.这其中包括东沙岛在陆架坡折处的隆起,以及沉积地层以较大的幅度向上翘起.向上翘起的地层在很大的范围内遭受海底剥蚀.在东沙隆起区的北侧,海底发育下切沟.本文解释为现代海底在更强烈的剥蚀条件下形成的海底冲蚀地形,称为海底冲蚀沟.海底冲蚀沟分布于东沙岛的北侧,大致与陆架坡折线,以及600m等深线相平行,其宽度一般在20km左右,NE-SW向长度可达200km,本文称为东沙海底冲蚀河谷.无论是冬季还是夏季,东沙岛以北的吕宋海峡都有黑潮分支从太平洋贯入南海.这一黑潮分支在冬季演化为太平洋-印度洋贯通流,在夏季演化为吕宋海峡次表层流.东沙海底冲蚀谷的分布与太平洋-印度洋贯通流,以及吕宋海峡次表层流的位置完全一致.本文认为,黑潮分支在遇到南海北部陆坡的阻挡后,黑潮水体由陆坡向陆架堆积,并因水深变浅,水体通过空间变小而使流速加大,从而有能力对海底产生剥蚀.东沙区海底地层的剥蚀,以及东沙海底冲蚀谷的发育都是黑潮分支在东沙陆架区形成的强底流和海底长期耦合作用的结果.     

南海海面高度、动力地形和环流的周年变化——TOPEX/Poseidon卫星测高应用研究

用1993~1999年的TOPEX/Poseidon卫星测高资料, 分析了南海海面高度距平场(SSHA)的平均周年变化; 结合历史水文资料, 反演了多年平均的逐月海面动力地形; 探讨了南海动力地形及其所反映的上层环流季节特征和演变规律. 分析表明, 南海大尺度环流的周年演替可分为4个阶段. 冬季(11~2月)南海环流表现为以北部气旋环流为主的气旋型双圈结构, 相关的特征还包括吕宋海峡的黑潮入侵和加里曼丹岛西北外海的东北向离岸流. 春季(3~4 月)气旋型双圈结构解体, 北部的气旋型环流依然维持, 南部环流则向反气旋型演变, 大尺度环流结构呈现偶极子特征. 夏季(5~7 月)和秋季(8~10月)海盆内部不存在明显封闭的大尺度环流, 环流以西南-东北流向的季风急流为主要特征, 但夏、秋流态有较大差别. 5~7 月季风急流贴中南半岛北上, 在海南岛东南18°N附近沿地形折向东形成反气旋型弯曲, 穿越南海后再折向东北. 8~10 月季风急流在13°N附近即离开中南半岛海岸进入海盆中部, 其流态转变为气旋型. 在春、夏、秋三季, 黑潮的入侵都不明显. 上述变化规律显示南海环流的动力调整在季风盛期过后就已经开始.     

南海第四纪的生源蛋白石记录: 与东亚季风、全球冰量和轨道驱动的联系

据南海中部1993~1996年颗粒通量的研究表明, 蛋白石通量可以用来指示初级生产力的变化, 这一结果为追溯南海第四纪冰期旋回中表层生产力的变化与东亚季风的演化关系提供了依据. 通过南海ODP184航次等6个站位生源蛋白石含量及其堆积速率的研究发现, 北部站位蛋白石含量及其堆积速率自470~900 ka以来明显增加, 并且冰期升高, 间冰期降低; 而南部站位自420~450 ka以来明显增加, 并且间冰期升高, 冰期降低. 这种晚第四纪冰期旋回中蛋白石含量及其堆积速率的变化反映了南、北部表层生产力呈现“跷跷板”式的变化, 即冰期冬季风加强, 北部表层生产力增加, 南部表层生产力降低; 间冰期夏季风加强, 南部表层生产力增加, 北部表层生产力降低. 北部ODP1144站和南部ODP1143站第四纪以来蛋白石含量与全球冰量(δ ¹⁸O)和轨道参数(ETP)的时间序列交叉频谱分析和以前的研究结果显示, 东亚冬季风和夏季风的变化可能有不同的驱动机制. 在轨道时间尺度上, 全球冰量的变化可能是东亚冬季风强度和时间变化的主要控制因素, 而岁差和斜率相关的北半球夏季太阳辐射量的变化可能是东亚夏季风强度和时间变化的主要控制因素.     

南海溶解有机碳生产的定量评估

南海是西太平洋最大的半封闭型边缘海,也是受东亚季风强烈影响的海区.叶绿素、初级生产力和输出生产力等重要生物地球化学指标都具有显著的季节性变化.而溶解有机碳(DOC),尤其是具有不同生物可利用性组分的源汇变化研究则相对较少.本研究利用物理-生物地球化学耦合模式定量评估了活性、半活性和惰性DOC的季节性生产速率,分析了南海有机物时空变化的动力机制及其收支平衡.模拟结果显示三类DOC的生产均与浮游植物初级生产力(NPP)高度相关.在海盆内部,DOC生产及NPP在冬季最高,夏季较低.而在北部近岸区域,珠江径流变化控制了NPP与DOC生产,夏季高,冬季低.在东北部的吕宋海峡西侧,黑潮入侵引起的锋面过程造成了高的冬季DOC产率.在西南部的越南岸外,夏季上升流与冬季混合都促进DOC生产.惰性DOC生产对海洋碳封存的贡献不可忽视,其年平均产率为(1.8±0.5)mg C m^?2d^?1,相当于1000m水层颗粒有机碳输出通量的26%.     

长江口外缺氧区生消过程和机制的再认知

通过对2006~2007年长江口外缺氧区多学科历史资料和相关模拟、遥感资料的分析,深入研究了该缺氧区的生消过程和分布形态及其结构,从水文环流动力学、浮游植物繁殖(导致有机物耗氧分解)以及其他因素等角度综合系统探讨了缺氧区生消及其位置季节性变化的机制,阐释了缺氧区生消过程中多因素的协同作用,揭示了缺氧区分布形态和结构的受控机制.研究表明:冬、春季长江口外的水文环境提供了较低溶解氧(DO)含量的水体,是缺氧区形成的前期背景条件;入夏后,缺氧区逐渐向北发育成熟,受地形、有机物局地分解和黑潮次表层水涌升的影响,7~8月份长江口外缺氧区在空间上呈现出不连续的分布特征,其在内陆架具有南、北"双核"结构,并于东部外陆架亦发现一个低氧核心,各部分的缺氧程度也不相同,北部的整体上最强,南部的次之,外陆架上的最弱;夏季北部缺氧区不仅与南部缺氧区的北向分化有关,也是在局地得以发展和加剧的结果,8月达到鼎盛期,9月以后由于层化削弱很快向南退缩并消失;秋季,于南部浙江沿岸存在缺氧区,并在济州岛西南部也形成一DO低值区,但均很快消亡,同时由于所处动力环境的改变还导致外陆架DO低值区外移.跃层强度的变化及其对DO垂向输送阻隔作用的长时间累积效应对缺氧区缺氧程度具有重要影响;长江口外海域层化区域面积、各流系/水团强度和上升流、锋面、浮游植物生物量高值区的季节性变化共同制约着内陆架缺氧区的扩展及其位置的纬向(南北向)移动;黑潮次表层水等动力因素的综合作用是导致外陆架存在一个DO低值核心的原因所在;东海北部底层冷水是济州岛西南部海域DO低值区在秋季得以形成的动力学基础.长江口外特殊的海底地形以及泥质区分布对缺氧区的发育亦具有一定影响.长江口外缺氧区的生消过程、分布形态以及其结构和位置的季节变化是多种因素协同叠加综合作用的结果.     

不同温室气体排放背景下东海冬季跨陆架碳输运通量

基于马普耦合模式,结合现场水文观测资料,估算了东海冬季跨陆架环流的流量及其向深海大洋的碳输送量.由于黄东海冬季的跨陆架环流强度远大于其他季节,且进入黑潮次表层,因此,黄东海跨陆架埋碳过程主要发生在冬季.分析结果表明,黄东海存在明显的跨陆架输运,其中跨越台湾岛至济州岛一线陆架边缘向外海的年平均水体输送量为3.92Sv(1Sv=10~6m~3s~(-1)),净输送量为向外海0.82Sv,与台湾海峡和济州海峡流量之差相当.冬季,跨陆架向外海的溶解无机碳(DIC)、溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)的净输运量分别为98、12和0.1百万吨.在全球温室气体减排(RCP4.5)和持续增加(RCP8.5)背景下,该跨陆架输运有不断增强的趋势,其中冬季跨越台湾岛至济州岛一线陆架边缘向外海的流量从2006～2099年分别增加了0.54和0.65Sv,增幅分别达15.3%和19.6%.受其影响,冬季跨陆架向外海的DIC、DOC和POC的输运量增加幅度在15.4～25.2%.本文首次评估了全球变暖背景下的东海冬季跨陆架碳输运量,揭示了跨陆架输运在中国近海碳循环中的重要作用.     

南海海面高度和输运流函数: 全球 变网格模式结果

为了研究南海环流结构和变异及其与外部水域的关系, 我们建立了一个嵌套于全球大洋环流模式中的高分辨率中国近海环流数值模式. 给出模拟所得南海月平均以及年平均的海面高度和流函数分布, 与TOPEX/POSEIDON资料比较表明, 所得海面高度距平与观测十分一致. 基于这些结果, 讨论了南海的环流结构, 尤其是上层环流结构. 结果表明: 对于表层海水来说, 黑潮在冬、春和秋季均通过吕宋海峡入侵南海, 夏季则表层没有入侵. 但对于整个海水而言, 全年均有海水从太平洋通过吕宋海峡进入南海. 这一差异表明, 在夏季, 太平洋的海水是在次表层和中层入侵南海的.南海北部陆坡附近全年受气旋式环流控制. 夏季的南海南部反气旋流圈、越南东南离岸流和冬季的南海南部气旋流圈都得到了很好的再现. 南海海面高度和海面高度距平之间的差异明显. 表明, 在利用卫星高度计资料研究南海的上层环流时, 长期平均海面高度的空间分布有重要意义.     

白令海盆pCO2分布特征及其对北极碳汇的影响

利用中国首次北极科学考察期间所观测到的白令海及楚克奇海表层海水CO2分压(pCO2)的变化及其异常, 研究了白令海盆pCO2的分布特征及与周围水文环流的相关关系. 结果表明, 与具有高生产力的白令海陆架区不同, 在白令海盆观测区内, 叶绿素整体水平较低, 生物作用不是pCO2空间分布的主要调控因子, 而水文环流要素呈现出重要影响, 是典型的高营养盐低叶绿素(HNLC)海区. 研究表明, 白令陆坡流(Bering Slope Current; 后变性为阿纳德尔流, Anadyr Current)对白令海盆pCO2空间分布也产生了重要影响. 从HNLC的白令海盆流过来的白令海亚北极水, 将补充西北冰洋夏季几乎耗尽的表层营养盐, 有利于浮游植物的生长, 增强对大气CO2的吸收能力, 形成有机碳汇; 另一方面, 注入白令海的淡水来源的无机碳在白令海没有向深海输出, 多数会通过阿拉斯加沿岸流注入北冰洋, 形成一个重要的无机碳汇, 这两大碳汇都在北极对全球变化的响应中起着十分重要的反馈作用.     

南海中深层动力格局与演变机制研究进展

南海是连接印度洋-太平洋的最大边缘海,在季风、海峡水交换以及复杂地形影响下,南海环流呈现出独特的三层结构以及远强于大洋的混合特征.理论与观测表明,南海内潮、内孤立波以及强风等过程是强混合的动力来源.在南海强混合作用下,南海发育了活跃的中深层动力系统,一方面促进了南海与大洋之间的水体交换,另一方面调控上层风生环流,使得南海环流显著区别于其他热带与副热带海盆.南海活跃的中深层环流所具有的物质搬运能力又显著影响着南海的地质沉积、生物地球化学循环等过程.中国对深海研究持续投入,在南海中深层环流动力学研究方面取得了显著的成果,文章就该方面进行总结,并对南海深海环流未来研究设想进行初步探讨.     

南海北部陆缘深水-超深水盆地成因机制分析

本文以海洋地质调查和油气勘探开发中积累的地质和地球物理资料的解释和分析为基础,描述和划分了南海北部被动陆缘地壳岩石圈结构构造单元,由陆向海划分出近端带、细颈化带、远端带和洋陆转换带（OCT,含边缘高地）四个构造单元.从细颈化带到OCT基本处于现今陆架坡折带之外的深水-超深水区的范围,以强烈的地壳薄化和发育大型拆离断层控制的拆离盆地为特征.这些深水-超深水盆地的同裂陷阶段均经历了早期均一断陷、中晚期拆离式断陷的演化过程,受控于南海北部大型拆离断层作用及其所导致的岩石圈临界破裂过程.新的深水-超深水盆地形成机理的认识为南海北部陆缘岩石圈的非瞬时伸展破裂过程的分析提供了新的视角,同时,陆缘深水-超深水盆地具有独特的构造-沉积体系配置和构造-热演化过程,将为科学评价南海北部陆缘深水-超深水盆地油气勘探潜力提供新的思路.     

南海深层环流与经向翻转环流的研究进展

吕宋海峡"深水瀑布"一方面驱动了南海深层气旋式环流,另一方面入侵的北太平洋深层水在南海内区通过混合变性并上升.这两个过程极大地贡献了南海经向翻转环流.同时无论是南海深层水平环流,还是经向翻转环流,均受到南海内区复杂地形的调制,而南海经向翻转环流的空间结构又在一定程度上体现了南海深层环流与中、上层环流的联系.本文回顾了近年来南海深层环流与经向翻转环流的研究,总结了南海深海环流的驱动机制及其地形的调控、南海经向翻转环流的空间结构及其成因.     

南海北部深海潮汐的季节性变化特征

深海潮汐是深海混合过程的主要能量来源,对深海环流变异和沉积物搬运具有重要的调控作用.文章利用深水锚系观测系统在南海北部2100m水深处开展了近两年的高分辨率海流剖面观测,用于研究深海潮汐的季节性变化特征.通过谱分析显示,南海北部深海潮汐以全日潮为主,且在观测区域的深海中,全日潮和半日潮以垂向第一模态结构为主.斜压全日潮具有显著的季节性变化特征,夏季最强,深度平均的最大动能达86.7cm2s-2,分别是冬季的1.5倍、春秋季的2倍;而斜压半日潮没有明显的季节性变化.通过对比发现斜压全日潮的季节性变化受控于吕宋海峡附近的正压潮.另外,观测期间有三个强中尺度涡经过锚系站位,其中一个气旋式中尺度涡对深海海流影响较小,而另外两个反气旋式中尺度涡经过研究海域时可影响全水深海流,激发强亚惯性流,对深海潮汐产生边缘强化效应,并使深海斜压全日潮冬季的异相成分增强,占全日潮的85%.同时,中尺度涡对深海海水混合的增强弱化了海水层结,导致冬季的斜压全日潮流速减弱,低于夏季.南海北部深海潮汐季节性变化为研究深海盆沉积物在不同时间尺度上的分布及搬运过程提供了重要的动力机制.     

莺歌海盆地黄流组一段限定-非限定朵体构型及其演化

浅海陆架扇是当前海洋沉积研究的前沿.基于三维地震资料、钻测井资料,利用地震相分析和沉积动力学方法,研究限定朵体、非限定朵体的构型、沉积演化及其动力学机制.研究结果表明:(1)陆架盆地浊流沉积体系发育水道—堤岸复合体、限定朵体和非限定朵体3类沉积单元.(2)浊流沉积体系受陆架盆地地形的影响,早期发育限定朵体,晚期发育水道—堤岸复合体、非限定朵体.(3)浊流在陆架盆地坡脚发生水跃,浊流动力学特征(浊流流速、Fr数)的变化——高速、超临界流在水跃后转换为低速、亚临界流,并伴随着浊流活动的侵蚀和沉积活动,导致了限定朵体向非限定朵体的转化.朵体构型及其演化研究对该地区优质储层预测具有重要指导意义.     

热带、副热带海陆分布与青藏高原在亚洲夏季风形成中的作用

通过一系列的理想数值试验，研究了亚、非地区热带次尺度的海陆分布和青藏高原大地形在亚洲夏季风形成中的作用.试验结果显示：海陆分布的存在以及海陆分布的几何形状对亚洲夏季风的形成有非常重要的影响.下垫面全是海洋，没有陆地时，无季风现象的存在.当仅有副热带大尺度陆地，而缺乏南亚次尺度陆地和非洲大陆热带陆地时，夏季无明显的越赤道气流，仅在欧亚副热带陆地的东南部有弱的季风，无印度、孟加拉湾和南海夏季风.中南半岛、印度半岛和非洲大陆热带陆地的存在，在夏季引导南半球的东南信风越赤道转向为西南气流，使得南海的北部、中南半岛、孟加拉湾和印度半岛、阿拉伯海上空的低层为强西南气流控制，印度、孟加拉湾和南海夏季风产生.副热带陆地向热带的深入对副热带陆上产生夏季强对流性降水起着至关重要的作用.青藏高原的存在加强了高原东侧的季风，使得季风区向北发展，青藏高原对东亚季风起放大器的作用；减弱了高原西侧的季风，使得季风区向南收缩.     

赤道MJO活动对南海夏季风爆发的影响

利用1979—2013年NCEP/DOE再分析资料的大气多要素日平均资料、美国NOAA日平均向外长波辐射资料和ERSST月平均海温资料,分析赤道大气季节内振荡(简称MJO)活动对南海夏季风爆发的影响及其与热带海温信号等的协同作用.结果表明,赤道MJO活动与南海夏季风爆发密切联系,MJO的湿位相(即对流活跃位相)处于西太平洋位相时,有利于南海夏季风爆发,而MJO湿位相处于印度洋位相时,则不利于南海夏季风爆发.赤道MJO活动影响南海夏季风爆发的物理过程主要是大气对热源响应的结果,当MJO湿位相处于西太平洋位相时,一方面热带西太平洋对流加强使潜热释放增加,导致处于热源西北侧的南海—西北太平洋地区对流层低层由于Rossby响应产生气旋性环流异常,气旋性环流异常则有利于西太平洋副热带高压的东退,另一方面菲律宾附近热源促进对流层高层南亚高压在中南半岛和南海北部的建立,使南海地区高层为偏东风,从而有利于南海夏季风建立;当湿位相MJO处于印度洋位相时,热带西太平洋对流减弱转为大气冷源,情况基本相反,不利于南海夏季风建立.MJO活动、孟加拉湾气旋性环流与年际尺度海温变化协同作用,共同对南海夏季风爆发迟早产生影响,近35年南海夏季风爆发时间与海温信号不一致的年份,基本上是由于季节转换期间的MJO活动特征及孟加拉湾气旋性环流是否形成而造成,因此三者综合考虑对于提高季风爆发时间预测水平具有重要意义.     

孟加拉湾西南季风与南海热带季风的气候特征比较

本文运用NCAR/NCEP再分析数据和APHRO_MA_V1003R1降水数据,对比分析了孟加拉湾西南季风和南海热带季风的气候特征异同以及对降水分布的影响,得到如下结论:(1)孟加拉湾西南季风比南海热带季风爆发更早、强度更强、持续时间更久、向北推进更北.(2)孟加拉湾西南季风建立过程缓慢,主要是索马里越赤道西南气流的逐渐加强和热带印度洋ITCZ(赤道辐合带)的逐渐北移;而南海热带季风建立过程迅速,主要是东亚大槽的一次替换过程伴随西太平洋副热带高压的突然东撤和热带西太平洋ITCZ的突然北跳.(3)孟加拉湾西南风纬向分量较强,季风建立前后主要变化在于偏西风的强度;而南海西南风经向分量较强,季风建立后风向突然逆转,东南风由于副高东撤而迅速被西南风取代.(4)孟加拉湾西南季风撤退较快,而南海季风则撤退较慢.(5)根据季风进程将夏季风期划分为季风发展期(5月)、强盛期(6-8月)和减退期(9-10月).其间对流活跃区的发展和推进、季风槽的位置以及对应降水区域均有明显差异.(6)在夏季风期,孟加拉湾和南海经度上分别存在着由ITCZ北抬引起的、在季风槽对流活跃区上升而在南北两侧下沉的、南北对称分布的季风经向次级环流.由于孟加拉湾和青藏高原强大热源的存在,孟加拉湾上升区南北跨度比南海的更大;孟加拉湾经圈环流更加稳定,而南海经圈环流的南北摆动更明显;孟加拉湾上升中心区比南海的偏北;在季风减退期,由于南海ITCZ撤退较慢,其上升区比孟加拉湾上升区偏北.     

南海北部末次冰期以来深水沉积物组成及其堆积速率的时空变化特征

通过对南海北部深水断面上MD12-3428(水深903m)、MD12-3433(水深2125m)和MD12-3434(水深2995m)三个岩芯的沉积物成分及其堆积速率分析,研究末次冰期以来南海深水沉积物组成和堆积速率的时空变化特征及其控制因素.研究结果显示,南海北部末次冰期以来的深水沉积物主要由陆源碎屑(59~89%)和碳酸盐(6~38%)组成,并含有少量蛋白石(1.6~9.4%)和有机质(0.7~1.9%).陆源碎屑和碳酸盐的堆积速率分别达到2.4~21.8和0.4~6.5g cm~(–2) ka~(–1)范围,比蛋白石和有机质堆积速率高出1~2个数量级.在末次冰期以来的时间序列变化上,沉积物各成分含量及其堆积速率都具有冰期-间冰期的旋回变化,陆源碎屑、蛋白石和有机质的含量及其堆积速率在氧同位素2期显著增加,而碳酸盐的含量及其堆积速率则呈反向变化或增幅不明显,表明南海深水碳酸盐含量在低海平面时期受到陆源碎屑稀释的影响.在从陆坡向深海盆的空间变化上,陆源碎屑的含量在同时期随水深的增加而增加,但其堆积速率锐减;碳酸盐含量及其堆积速率则随水深的增加而递减;而有机质和蛋白石的含量及其堆积速率随水深增加呈现复杂的变化特征.本文研究认为,南海北部末次冰期以来深水沉积物的组成及其堆积速率受到海平面变化的强烈控制,季风降雨引起的陆源物质供给、海洋初级生产力、以及陆源碎屑和海洋生源物质的相互稀释作用,共同影响了南海深水沉积物的堆积过程.     

黄海暖流抵近青岛近海分支的确认及形态结构特征

针对冬季南黄海西部海区,基于准同步大面调查资料、近底式潜标持续观测资料和海面风场产品,在对其可靠性、准确性进行把握性分析处理的基础上,经过图像分辨率选择试验,确定能代表该资料基本分辨特征的各类图像的最低识别分辨率,在确保不遗失必要特征信息的前提下进行图件绘制,从而在确认存在自黄海暖流抵近青岛近海暖水舌的基础上,发现了与其相适配的更能代表黄海暖流水分支路径的高盐水舌结构,证明这样的暖水舌可以用来表征黄海暖流抵近青岛近海的分支,从而为利用海表大数据进行该分支高时空分辨率拓展提供了依据.该暖盐水舌均呈现"后部显著、中部分叉、颈部收缩、顶部膨胀"的形态结构,其形成原因是黄海暖流主段前端发生多时相分支、及其抵近青岛近海分支跨越了鲁北沿岸流鲁东南续流西南向路径的结果,为黄海暖流抵近青岛近海暖盐水舌的一种时相特征.敏感性、代表性站位的近底式潜标观测分析也证明存在自黄海暖流朝向青岛近海的流动,且呈概率性事件表现为冷空气过境前期由下到上逐渐减小和过境后期由上到下比较一致的西北向流,具有随天气过程变化的准周期性,是渤海、黄海冬季风条件下囤积在口门区的黄海暖流水,在西北风较显著的偏北风吹刮和鲁北沿岸流鲁东南续流阻塞性作用下,对南黄海西部凸腹型海区的补偿性输运,其中的强西北风引发的补偿流在逆风时就开始发生,强减水与强补偿引起显著的余水位振荡.同时,黄海暖流向青岛近海分支的确认,为青岛地区"降温时间短、回暖速度快"的冬暖特征提供了海洋学依据.本研究也可以拓展至整个渤海、黄海以及大陆边缘有一定封闭性的海盆,作为季风海盆动力学的基本内容.     

南海北坡ODP1146站第四纪粘土矿物记录:洋流搬运与东亚季风演化

南海北部ODP1146站第四纪粘土矿物学分析表明, 伊利石、绿泥石和高岭石含量在冰期时增高, 而蒙脱石含量在间冰期时增高. 蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比率和蒙脱石丰度变化可以作为东亚季风演化的矿物学标志. 在万年时间尺度上, 间冰期盛行的西南表层洋流将更多的蒙脱石由南部和东部向北搬运, 表现为加强的夏季风; 冰期盛行的逆时针表层洋流将大量伊利石和绿泥石由台湾以及流经吕宋海峡的长江物源搬运至南海北坡, 表现为强盛的冬季风. 就10万年时间尺度而言, 蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比率与沉积速率的对应关系, 指示2000~1200和400~0 ka期间南海北部盛行冬季风, 而1200~400 ka期间表现为加强的夏季风. 夏季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系, 表明东亚季风演化的天文驱动机制.     

从相位差探讨更新世东亚季风的驱动机制

南海南部ODP1143站和北部ODP1144站的深海有孔虫氧碳同位素、蛋白石和孢粉记录第一次揭示了更新世轨道尺度上东亚季风演变与轨道驱动及全球冰量变化的关系. 1143站和1144站的Globigerinoides. ruber δ¹³C、蛋白石百分含量、松类花粉(Pinus)和草本花粉的百分含量均表现出很强的偏心率、斜率和岁差周期. 1143站的G. ruber δ¹³C与地球轨道参数(ETP = 正交化的偏心率+正交化的斜率-正交化的岁差)在偏心率、斜率和岁差周期上都相关, 然而大部分的相关关系都集中在岁差周期上; 其他的季风替代性指标与ETP只在岁差周期上相关. 这说明更新世热带地区的气候变化主要受地球轨道的岁差控制. 东亚季风替代性指标与有孔虫δ¹⁸O曲线的对比以及它们之间的交叉频谱分析表明, 更新世全球冰量变化对东亚季风至少是东亚冬季风产生了重大的影响, 这与印度季风的驱动机制显然不同. 东亚季风, 至少是东亚冬季风在岁差周期上的演化, 部分地受控于地表的感热对太阳辐射的响应, 也受控于南海表层海水的潜热对太阳辐射的响应.