サイト1146のプランクトンと底生のδ18oシグナルは、9〜5Maの間の長期的および短期的な傾向が著しく異なり、中新世中期および後期の間に氷圏の主要な構成要素を形成した地域の水文学と南極氷床の進化のデカップリングを示している(例:1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146,1146refs。 35,36). サイト1146の混合層温度と海水δ18oの再構成は、さらに、東南アジアの水気候の実質的な変化が-8Maの後に発生し、-7Maで加速したが、南半球の高緯度気候（底生δ18o）の傾向と密接に関連していないように見えることを支持している。

7.1〜6.9Maの間で、サイト1146の海洋上層部の温度は、〜5.7Maまで持続した持続的な冷却（〜2℃の平均冷却）を記録します（図1-2）。 および４ａ）。 この冷却は、海水δ18oの平均および振幅変動の長期的な増加と関連していた（補足注3;補足図。 図9A,C)に示すように、以前の低解像度研究34で示されている。 これらの傾向は、降水量および流出量の量および/またはδ18o組成の変化を示し、降水量の起源および/または季節性の変化に関連して、より顕著なモンスーンの季節性およびより温度制御された雨水δ18oの季節性の変化（すなわち、δ18o枯渇した冬の降水量37）に関連している可能性が高い。 我々は、-7Ma後の南シナ海北部のこれらの水文学的変化は、アジアの陸塊の冷却と乾燥と熱帯間収束帯（ITCZ）の平均夏の位置の関連する南向きのシフトに帰 アジア大陸での乾燥と冷却は、中国北部での塵の蓄積率の向上38、中国中部での植生の変化39、サイト1146 40での地形堆積物画分の平均粒径の増加を含む独立した証拠によって支持されている。 さらに、中国中部の黄土層と古ゾル層の寒冷乾燥条件を好む軟体動物群の7.1-5.5Maの優位性は、この期間における支配的な冬のモンスーン体制を示している41。

北半球におけるこれらの主要な水文学的変化とは対照的に、平均底生δ18oは、南極の氷床および/または-7Maでの深層水冷却の比較的緩やかな段階的 および４ｆ）。 しかし、-7Ma後の東南アジアの冬のモンスーンの激化は、鮮新世前期に逆転する前に、全体の後期中新世の中で最も強い最大値（TG22、20、14、および12の間5.8と5.5Ma）で最高潮に達した重い底生δ18o最大値に向かって長期的な傾向と関連していた（図。 および５ｆ）。 これらの極端なイベントの間に、底生δ18oは、同じ場所で後期鮮新世の値とピーク完新世と氷のレベルの間の中間値の範囲にある3π（–0.4-0.6π増加）に近 以前の研究42では、これらの強いδ18o最大値は南極の氷の体積増加のエピソードに関連していた。 しかし、サイト1146の記録は、底生Δ18o最大値（TG22、20、14、12、4、およびT8）が6.0と5の間のプランク質Δ18o最大値と一致することを示している。0Maは、深海δ18oと地域の水文学の付随する変動を示しており、これは熱帯外北半球の気候変動に密接に関連している（図。 5e,f)。 混合層温度はさらに、これらのイベントの間に2-3℃の同時急激な減少を示す（図。 5a)、大規模な北半球が亜熱帯緯度に冷却することを意味する。 北太平洋43と北大西洋44の堆積物コアでの氷のラフティング破片の発生は、さらに6と5Maの間の北半球の氷の蓄積を示しています。 これらの激しい寒さの呪文の間の北極海氷の拡大は、正のアルベドフィードバックを増加させ、冷却を増幅し、氷の成長を支持したであろう。 これらの一連の証拠は、日射の強制に非常に敏感であった6.0と5.5Maの間の一時的な北半球の氷床（例えば、グリーンランド、アラスカ、ラブラドール）の開発を

サイト1146の記録は、さらに、7Maでの冬のモンスーンの気候の冷却と激化が、長期的な地球規模の底生およびプランクトンδ13cの最終段階と一致していたことを明らかにしている27,28(Lmcis,Fig. ２ａおよび４ｃ，ｄ）。 その原因は議論のままであるが、-1Μのこの主要なシフトは、7.8Maに近い始まり、溶解した無機炭素プールのδ13cの世界的な減少と解釈されている（例えば、refs。 22,45,46). 競合する仮説の中で長年の見解は、このグローバルδ13cの減少は、低pco2に優れており、季節降水量の減少に適応しているC4草原の後期中新世の拡 この大規模な拡大は、海洋から陸上炭素プールへの13Cの移動をもたらしたと考えられています47,48,49。 例えば、海洋および/または陸上の炭素インベントリの長期的な変化に関連する大気中のpco2の減少は、ITCZの赤道移動とWPWPの収縮に関連する-7Ma後の気候

底生生物とプランクトンの間の勾配δ13cは、生物学的ポンプの隔離効率と上部海洋と大気との間の平衡プロセスの二つの主要な要因に影響されているため、大気中のpco2の変化に関する洞察を提供する補足注4;補足図。 10). 海洋の混合表層におけるδ13cの平衡時間は、pco2に対する溶存無機炭素の比に線形相関を示し、低pco2下の大気に対して海洋の混合層におけるδ13cの上昇を遅らせる平衡化につながる。 最近のモデルシミュレーションは、上昇した大気pco2下で加速平衡が同位体不平衡を減少させ、上部海δ13cを下げ、したがって、表面と深海masses50のδ13c間の勾配を減少させることを示した。 その結果、海洋の垂直δ13c勾配は、高い大気pco2の下で穏やかな勾配を示し、pco2の減少の間隔の間に急峻である。

混合層温度も低下した場合、サイト1146で〜7Ma後のプランクトンと底生生物の間の勾配の急峻化（図1146）。

混合層温度も低下した場合（図1146）。

混合層温度も低下した場合（図1146 図3a、b)は、pco2レベルが減少し、最終的に6.0と5.5Maの間の過渡的な北半球の氷床の形成を可能にするレベルに達したことを示唆している。 この急勾配はまた、実質的に増強された海洋生産性および生物起源成分の蓄積速度の長期間の間隔を示す（「生物起源の開花」は、最初に文献に記載され 51)太平洋、インド洋および大西洋の多数の場所で(例えば、ref. およびその中の参照）。 東赤道太平洋では、オパールと炭酸塩の沈着は、この地域の生物起源のブルームのピーク時に7.0から6.4Maの間で最大に達した46。 したがって、もっともらしいシナリオは、栄養供給および/または経路の変化が〜7Ma後の海洋生産性を刺激したことである。 赤道から極への温度勾配の急峻化は、〜7Ma後の全球冷却に関連しています（図1）。 3a,b;ref. 2)風による循環と降水パターンへの影響を伴うハドリーとウォーカーの循環の強化を促進した（例えば、ref. 53). 風の強化は、順番に湧昇と海洋受精を促進し、太平洋を介して強烈な生物起源の花を駆動するのを助け、炭素貯蔵を強化し、正のフィードバックループで海

これまでの研究では、lmcisの振幅は海洋盆地で異なることが示されていました（例えば、ref. 54). 特に、底生δ13cプロファイルの比較は、Lmcisの最終段階で太平洋と大西洋の間の勾配が激化したことを示しています（図。 6b;ref. 54). これは、比較的暖かく新鮮な(より軽いδ18O)および13Cが豊富な水塊が南大西洋および南洋に広がっていないように見えるためであり、中新世後期を通じてより寒く密度の高い(より重いδ18O)およびδ13Cが枯渇した水塊の影響を受け続けている(図1)。 6a,b;ref. 54). あるいは、〜７Ｍａ後のより急な基底間Δ１ ３ｃ勾配は、より低い予め形成されたΔ１ ３ｃを有する栄養濃縮水の、南洋から太平洋への輸出の増加によって駆動され得る（例えば、参照されたい。 および／または低緯度太平洋における一次生産性および栄養再生を強化することを目的とする。

中新世後期の底生層間δ18oとδ13c勾配の比較。 中新世後期のδ13cシフトに続く世界の海洋におけるδ13cの垂直分布。 参考文献からコンパイルされた太平洋、大西洋、インド、および南の海の主要なサイトの間隔7-5Maにわたって平均値。 22,54,55,76、NADW：北大西洋深層水、PCW：太平洋中央水。 b底底間Δ18OおよびΔ13C勾配の中新世後期の進化：太平洋ODPサイト1146および大西洋ODPサイト926および99922,23および赤道太平洋IODPサイトU133855の間隔9-5Ma サイト926と999からの安定同位体データは、最初に公開された年齢モデルにプロットされています。 間隔8.2–7.5Maにわたって、サイトU1338年齢モデルは、δ13cレコードを調整することによってサイト1146のそれに調整されました。 ライラックシェーディングは、プランクトンδ18oの増加と底生δ18oの高振幅斜め変調と一致するグローバルδ13cの減少をマークします。 明るいオレンジ色の陰影は5.5Maの後で暖まる気候を示します。 局所的に重み付けされた最小二乗誤差（Lowess）法を用いたbの滑らかな曲線

深淵赤道太平洋のサイトU1338からの底生δ13cプロファイルの比較55と北西亜熱帯太平洋の浅いサイト1146（図。 6b)は、太平洋の水塊の組成が7.2Ma後に変化したことを示しています。 7.2Ma後のδ13cレコードの収束は、生物起源のブルームのピーク時に浅い深さにδ13c枯渇中央太平洋深層水塊の拡大を示しています。 主に太平洋とインド洋での生産性の向上と栄養再生によって推進されている場合、7.2Ma後の12C濃縮深層水塊の拡大は、太平洋深海での炭素貯蔵の増 生物学的ポンプの全体的な効率は、隔離効率の異なる高緯度地域と低緯度地域のバランスを反映しています56。 したがって、熱帯および亜熱帯海洋における生産性の向上と有機物の輸出は、非効率的な生物学的ポンプを用いて高緯度地域で深海形成が発生した場合であっても、世界的な隔離効率を高め、大気中のpco2を低下させる可能性がある。サイト1146の統合底生同位体データは、最後の16.4Myrに及ぶ単一のサイトからの最初の連続した高度に分解された時系列を提供します（図。 7a）。 これらの拡張された記録は、中新世後期のより恒久的で安定した氷床を持つますます寒いモードへの減少し、高度に動的な南極の氷のカバー（-14Maまで）と これらの記録は、さらに、放射強制と底生δ18o信号に刻印されている海洋/気候の応答との間の長期的な関係を評価することを可能にする。 例えば、41kyrの傾斜サイクルは、底生Δ18Oシリーズでは7.7〜7.2Maの間で特に顕著である（図2）。 図2c)に示すように、地球の軌道の構成中に、斜度の高振幅変動が短い離心率の極端に低振幅変動と一致する場合(補足図2c)。 3、4A、E）。 底生δ18oにおける-80kyrの長い正の遠足の発症は、7.2Maを中心とした斜度（41kyr）および偏心（100kyr、400kyr、および2.4Myr振幅変調）の最小値と顕著に一致する（図。 図７Ｂ；補足図７Ｂ；補足図７Ｂ。 3). 斜度と偏心の最小値では、高緯度での夏の日射量が低いと、雪と氷の融解が阻害されます。 気候強制要因のこの組み合わせは、おそらく拡張底生δ18o正の遠足で、その結果、二つの連続した斜めサイクルを介して続いた高緯度で持続的な冷 偏心と歳差運動の新たな高振幅変動と斜めの最大振幅変動は、おそらく7.2と7.0Maの間の連続したリバウンドを運転した。

中期から後期中新世の気候の冷却ステップは、地球の軌道の異常な合同と一致します。 中新世から更新世（16-0Ma）の底生δ18oとδ13cは、ODPサイト1146から記録されています。 15,16,17,18そして、この作品。 青い矢は氷の拡張/深海冷却の主要な段階を示します;3pt滑らか:3pt移動平均。 ライラックシェーディングは、プランクトンδ18oの増加と底生δ18oの高振幅斜め変調と一致するグローバルδ13cの減少をマークします。 青い陰影は全体的なδ13cの減少の最終段階を示す。 明るいオレンジ色の陰影は5.5Maの後で暖まる気候を示します。 B ODPサイト1146からの底生生物（C.wuellerstorfiおよび/またはC.mundulus）Δ18O（15,16,17およびこの研究）と軌道パラメータ（離心率および傾斜）との比較。 21)顕著に類似した背景軌道配置を持つ三つの中新世の冷却エピソードの間に気候イベントの同様のシーケンスを明らかにする。 青い陰影は、短い偏心の低い変動（灰色の陰影）と一致する傾斜の高振幅変動の長期間続く冷却エピソードを示す。 明るいオレンジ色のシェーディングマーク過渡温暖化エピソードは、短い離心率の高振幅変動と一致しています

この一連の気候イベントとその背景軌道配置は、以前の中新世の冷却エピソードの間に著しく類似していました:-13で中新世中期の気候遷移。これにより、東南極の氷床が大きく拡大し、中新世後期の冷却工程が-9.0Maで顕著ではなかった（図。 7b）。 すべての三つのインスタンスでは、41kyrサイクルは、最初に短い偏心の低変動と一致し、傾斜の高振幅変動の長期期間中に底生δ18o信号で際立ってい 底生δ18o(0.2–0.3μ)、氷の成長および/またはこの間隔の終わりに向かって冷却深層水の指標の顕著な濃縮は、-100-200kyrを持続する偏心の長期最小値と一致 離心率ケイデンスの変化（400から100キルの変動）にリンクされているピーク日射時のその後のリバウンドは、一時的な氷床の崩壊と深層水の温暖化のエピソードを示している。 この異常な軌道合同は、北半球と南半球の高緯度冷却に好都合であると思われるが、境界条件はこれら三つの気候変動の間に著しく異なっていた。 中間中新世の冷却ステップは、実質的に軽い平均底生δ18oによって特徴付けられるはるかに暖かい気候相で発生した（図。 7a,b)。 この時点で、中新世後期のより拡大した南極の氷床とは対照的に、南半球の夏の日射量57,58に対して、南極大陸のより広範な氷被覆は、より動的であり、非常に敏感であった可能性が高い57,58。 この長期的な視点は、軌道強制に対する海洋/気候システムの非線形応答と、氷床のヒステリシス、緯度温度勾配、海洋循環および陸上、大気および海洋貯水池の間のCO2交換を含む内部フィードバックプロセスの役割を示している。

間違いなく、中新世の間のCO2強制の不確実性は、より暖かい気候状態の特性とダイナミクスを定義するための主要な課題のままです。 しかし、現在のpco2の再構成は、中新世後期を通じて有意な変化を示さず、レベルは産業革命前のレベルに近いかわずかに上にとどまり、200p.p.m.を超える不確実性を示している（参考文献のcompilationsを参照してください。 9,59,60)は現代範囲に重大な産業前の内のCO2の強制への可変性そして感受性の査定を排除する。 Pco2の不確実性に対する出力の感度をテストするために、結合された大気–海洋循環モデルを用いた後期中新世の気候のいくつかのシミュレーションは、産業前の範囲（-280p.p.m.）の大気pco2濃度だけでなく、400-450p.p.m.のより高いレベルを適用している（例えば、refs。 60,61). これらの研究は、これらの異なるpco2状態の下で北半球における植生分布60および海氷被覆61の大きな変化を示した。 特に、森林面積が減少し、ユーラシアおよび北アメリカの陸地のアルベドは、pco2より低い（4-10℃）平均気温が著しく低く、冬季の降水量が減少したため、pco2より低い下で増加した60。 これらの知見は、植生の変化が中新世後期の気候を決定する上で古地理学よりも重要であることを発見した以前のモデリング研究62と一致してい シミュレーションされた夏のSSTと北極海の海氷濃度61はまた、地域が産業革命前のレベルで中央北極海で一年中の海氷カバーが優勢であるのに対し、夏の条件は450p.p.mの濃度で氷がないので、pco2の比較的小さな変化に非常に敏感であることを示しました。この季節的な氷カバーの違いは、アルベドと熱交換の点で非常に異なるフィードバックを意味するため、世界的な気候61のための遠大な影響を及ぼすことが重要です。 鮮新世の暖かさの最近のモデルシミュレーションは、さらにpco263、64、65、66の比較的緩やかな変化にもかかわらず、子午線と帯状の温度勾配の変化を駆動する

この研究からのデータは、-7Ma後の東南アジアの冬のモンスーンの亜熱帯気候の冷却と激化は、pco2の減少と同期していたことを支持しています（図。 3aおよび4b）急峻な子午線熱勾配のグローバルな文脈内で2。 我々は、この後期中新世の気候シフトは、肯定的なフィードバックの組み合わせによって増幅されたpco2の比較的小さな減少に関連していたと推測する。 海洋大気循環の変化に伴う北半球の海氷被覆と植生の変化は、中新世後期の気候60、61、62の最近のモデリングシミュレーションによって示されているように、中新世後期の気候を駆動するのに役立つ可能性が高い60、61、62。 9Maから5Maの間の海洋気候システムの動的挙動は、炭素循環変動と低緯度気候の進化との間の緊密な結合を示唆している。 特に、我々の結果は、南極の氷量の変化が中新世後期の気候開発の主な要因ではなく、上部海洋循環と生産性のモンスーン風の強制を含む低緯度プロセスが気候-炭素循環のダイナミクスに強い影響を与えたことを示している。 LMCISの最終段階で-7Maでの寒い気候条件の開始は、アジアの冬のモンスーンの強化と太平洋の生物学的ポンプの強化と一致し、-5.5Maまで持続した。 これは、地球規模の炭素循環の変化が、冷却、乾燥気候における陸生炭素の移動、ならびに深海および堆積炭素シンクの炭素貯蔵能力の変動を含むこ 6.0と5.5Maの間の一時的な北半球の氷期は、さらに、大気中のpco2レベルがこの期間中に北半球の氷床の成長に必要な閾値に近く推移し、時折達したことを示している。