홀로세 한반도 서남해 연안 표층수온변화와 동아시아 기후변화

Abstract

본 연구에서는 한반도 서남해 연안에 위치한 흑산머드벨트에서 채취된 2개의 심부시추코어 (HMB-102, HMB-103) 퇴적물과 같은 곳에서 별도로 채취된 81개 표층퇴적물의 알케논 분석을 통해 홀로세동안 표층수온변화를 복원하였다. 먼저 81개 표층퇴적물의 알케논수온과 관측수온을 비교하여 연구지역에서 해양퇴적물로부터 복원한 알케논수온은 4-10월 평균 표층수온을 대표함을 확인하였다. 특히 표층퇴적물 알케논 수온분포는 북쪽은 낮고, 남쪽은 높은 관측수온 분포와 유사하다. 이는 퇴적물의 재부유나 수평이동이 과거 표층수온 복원에 주는 영향은 작다는 것을 의미한다. 심부시추코어 퇴적물 알케논 분석을 통해 지난 홀로세동안 표층수온변화를 복원하였다. 초기 홀로세부터 현재까지 알케논수온은 전반적으로 1℃정도 감소한다. 그리고 특징적으로 3-5 kyr B.P.와 6.6-8.4 kyr B.P. 사이에 2℃정도의 강하고 지속적인 한랭기간이 존재함을 발견하였다. 이 기간은 동아시아 다른 지역 (티벳고원, 중국 북동부, 양쯔강 유역, 오키나와트러프)에서도 발견되며 동아시아 중위도 지역의 지역적인 특징임을 확인하였다. 동아시아 중위도 지역에서 전반적으로 관찰되는 홀로세동안 두 번의 장기간 한랭기는 당시 Westerly Jet 경로가 상대적으로 남쪽으로 이동한 것과 연관된 것으로 생각된다. 반면 홀로세 해수면 변동과 그와 관련된 조석변화를 고려하면 이들은 흑산머드벨트 표층수온 변화에 큰 영향을 주지는 못한 것 같다. HMB-103 시추코어퇴적물의 추가적인 알케논 분석을 통해 지난 6.5 kyr B.P. 동안 표층수온 변화를 고해상도로 (10-20년 변화) 복원하였다. 이때 연구지역에서 수백 년 규모의 수온변동이 존재함을 확인하였다. 알케논 수온자료의 spectral과 wavelet 분석결과 90%이상의 신뢰구간에서 415, 227, 145, 102, 83, 73년의 주기가 뚜렷하다. 알케논 수온변화에서 발견된 주기들은 홀로세동안 태양활동변화 주기인 ~400, 210 (Suess/de Vries cycles), 150, and 120-60 years (Gleissberg cycles)와 유사하다. 이는 지난 6.5 kyr B.P.동안 태양활동변화와 HMB-103 알케논 수온의 수백 년 주기변동 사이에 관련이 있음을 의미한다. |To reconstruct the variations in sea surface temperature (SST) during the Holocene, the alkenone unsaturation index of marine sediments from two deep-drilled cores and 81 different core-top surface sediments recovered from the Heuksan Mud Belt, located off the southwestern coast of the Korean Peninsula, was measured. First, comparison of the alkenone temperature estimates of 81 core-top sediments with in situ temperatures indicates that the alkenone temperatures correspond to the average SST in April to October. The spatial distribution pattern of the core-top alkenone SST shows a north-south temperature gradient, which represents the in situ temperatures well. This indicates that the effects of the resuspension and lateral transport of sediments on the past temperature estimation might be insignificant. Based on the two deep-drilled cores, variations in the alkenone SST during the Holocene were reconstructed. In general, the alkenone SST decreased by less than 1℃ from the early to late Holocene. An interesting feature is the presence of two long and pronounced cold (approximately 2℃) periods, which occurred at 3-5 kyr and 6.6-8.4 kyr B.P. These cold periods were also observed in other mid-latitude regions in East Asia, indicating that the cooling pattern was regional. The cold periods appear to be associated with the southward migration of the westerly jet at that time. Investigations into the effects of local sea level changes and resultant changes in tidal regime on changes in the SST during the Holocene period suggest that they were insignificant in the study area. Herein, we elucidate continuous variations of alkenone SST over the last 6.5 kyr B.P. at a high-resolution (10-20 year) by using records from marine sediments of deep-drilled core HMB-103, which are recovered from the Heuksan mud belt. The high-resolution SST record allows the detection of centennial-scale fluctuations with various cycles. The spectral and wavelet analysis of alkenone SST revealed significant periodicities of 415, 227, 145, 102, 83, and 73 years at >90% confidence level. These periods exhibit extreme proximity to the solar activity cyclicities of ~400, 210 (Suess/de Vries cycles), 150, and 120-60 years (Gleissberg cycles). This indicates a linkage between the variations of HMB-103 alkenone SST and solar activity at the centennial scale over the last 6.5 kyr B.P.