近日，《Global and Planetary Change》杂志以“Stable Pacific deep circulation punctuated by episodic intensification during the Mid-Pleistocene Transition”为题，发表了我室田军教授团队的研究成果，系统重建了中更新世气候转型期（MPT）太平洋深层环流的演变特征。
MPT期间，冰期节律由 4万年转变为10万年，推测大气二氧化碳降低可能发挥了关键作用。太平洋，作为最大的深海碳储库，有可能是MPT期间CO2变化的关键推手，但其深层环流变化仍未有定量重建，限制了这一假说的有效验证。该研究沿太平洋从南到北，获取了三条高分辨率的鱼牙化石钕同位素（εNd）记录，结合Nd 循环模型约束海水εNd的非保守过程，为太平洋深层水团在MPT的变迁提供重要证据。特别是，该研究所采用的鱼牙化石εNd分析均在我室独立完成，包括样品前处理、化学分离到仪器测试，建立了稳定可靠的实验方法体系，是国内首次全流程开展鱼牙化石εNd研究。
图1. MPT期间全球洋流记录。（A）LR04底栖有孔虫氧同位素记录。(B) ODP Site 807 εNd（本研究）。(C) ODP Site 1208 εNd（本研究）。(D) ODP Site 1123 εNd（本研究）。(E) IODP Site U1479 εNd。(F) DSDP Site 926 εNd。(G) ODP Site 607 εNd。(H) ODP 807与1123站位之间εNd差值。(I) ODP 807与1123站位之间δ13C差值。虚线示冰期平均值。
结果显示：MPT期间，太平洋深层环流在冰期旋回上的韵律维持相对稳定；但在 MIS 22 期间出现显著而短暂的增强，太平洋深层水团通风和结构发生了重大调整（图1）；表明太平洋在 MPT 期间并非被动响应，而是在全球经向环流耦合中发挥了主动而关键的作用。推测MIS22冰期增强的太平洋深层环流很可能由南大洋表层层化加强所致，从而反映南大洋海气不平衡增强海洋碳储存，降低冰期大气二氧化碳浓度，加剧冰期降温，促使冰期旋回的周期从4万年延长至10万年。
该研究提供了MPT期间太平洋深部水团变化的可靠约束，首次提供来自太平洋的证据，表明全球海洋环流与碳循环的相互作用在MPT中发挥了重要作用。
论文第一作者为我室博士研究生李科，通讯作者为田军教授，合作者包括我室黄恩清教授、杜金龙博士、香港大学柳中晖教授、华东师范大学赵宁教授、北京大学杜江辉助理教授。该研究受国家自然科学基金的资助。
全文链接： https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.105229