基於單一有孔蟲殼的Mg/Ca比值進行更準確的海洋溫度變異性重建

了解過去氣候變化對於改善我們對未來極端氣候事件的預測至關重要。在各種古氣候指標中,海表溫度(SST)扮演核心角色。而常用的一種推估過去海表溫度(SST)的方法,是分析海洋沉積物中有孔蟲(一種單細胞海洋微生物)殼體的鎂鈣比(Mg/Ca)。傳統上,研究會將多個有孔蟲殼組合成一個樣本,以獲得平均測量值,這種方法稱為「多樣本分析」。然而,若想捕捉特定時間間隔內更細微的氣候變化,則需要進行單一有孔蟲(單樣本)分析。

然而,有孔蟲殼體中的Mg/Ca分析易受到污染,因此發展出一套清洗程序以確保測量的準確性。但過於強烈的清洗程序可能會改變殼體原始的化學組成,通常會導致Mg/Ca偏低,進而影響SST的估算準確性。為了在單樣本研究中盡可能保存樣本,許多過去的研究選擇使用較低強度清洗的方式。然而,由於目前Mg/Ca溫度校準方程式多來自高強度清洗的多樣本,因此這些方程是否適用於單樣本數據,仍是古氣候研究中的一項關鍵問題。

為釐清不同清洗強度對Mg/Ca測值的潛在影響,國立臺灣大學海洋研究所(IONTU)海洋地質與地球物理學組博士生李佩庭在賀詩琳副教授指導下與同所蘇志杰副教授、何亞倫副教授,聯合臺大地質科學系及德國布萊梅大學的研究團隊,針對六種不同種屬的有孔蟲樣本,進行系統性的清洗實驗。研究涵蓋單與多樣本的比較,並檢視各種清洗步驟對Mg/Ca比值的影響。

研究結果顯示,當清洗程序中加入還原劑以去除碳酸鈣的包覆層時,對Mg/Ca比值的影響在不同物種間存在差異。然而,若排除加熱與還原步驟後,單樣本與多樣本所測得的Mg/Ca比值趨於一致。這項發現支持將以多樣本建立的Mg/Ca溫度校準方程式,應用於單樣本的海水溫度重建,進一步提升資料的一致性與可信度。

此研究成果不僅深化了對有孔蟲清洗程序影響的理解,也促進古氣候重建方法的標準化與準確性。未來在樣本數量受限的情況下,本研究提供了一個更可靠的海洋溫度估算依據,為過去氣候變異性提供了寶貴的見解。

本研究成果已發表於 American Geophysical Union期刊 Geochemistry, Geophysics, Geosystems

Lee, P.-T., Ho, S. L., Groeneveld, J., Mohtadi, M., Shen, C.-C., & Su, C.-C. (2025). Effect of cleaning procedures on the Mg/Ca ratio of single-specimen planktic foraminifera. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 26, e2024GC011975. https://doi.org/10.1029/2024GC011975

圖一,比較使用不同清洗程序處理的單樣本和多樣本有孔蟲的Mg/Ca值,以評估其一致性和可靠性。