南大洋表层水体生产力与深部水体流通状况，影响其深部有机碳-呼吸CO₂的转化及其在海洋-大气中的转移，最终与大气CO₂分压（pCO₂）变化密切相关，使得有关南大洋生产力与流通性变化研究，在全球气候变化和碳循环研究中处于重要地位。南大洋表层水体生产力与深部水体流通状况影响其深部水体氧化还原演化，探明表层水体生产力与深部水体氧化还原变化可反映深部水体流通性变化，这对于理解大气pCO₂冰期旋回机制具有重要意义。本研究分析了中国第31和32次南极科考在南极罗斯海获得的柱状岩心ANT31-R23与罗斯海湾表层样中主微量元素，使用岩芯中主、微量元素与元素钛（Ti）的比值，作为后续分析与讨论的基础，以表层样中主、微量元素与Ti的比值作为判断ANT31-R23孔中元素富集程度的背景值。

对ANT31-R23孔沉积物元素地球化学组成进行因子分析，识别出元素铝（Al）、镁（Mg）、Ti等碎屑组分、元素钡（Ba）等生源组分以及元素锰（Mn）、钼（Mo）、镍（Ni）、钴（Co）、镉（Cd）等氧化还原相关组分。我们以此为依据判断ANT31-R23孔碎屑元素的来源。生源相关元素Ba，其变化受冰期-间冰期气候旋回的影响，且应与南大洋极锋（Antarctic Polar Front, APF）以南海区生产力特征一致，呈现冰期低间冰期高的特征。以此为基础我们使用表征罗斯海表层水体生产力的Ba/Ti曲线与全球氧同位素标准曲线（LR04）对比，获得ANT31-R23孔年龄框架。氧化还原相关元素Mn、Mo、Ni、Co和Cd亦称为氧化还原敏感元素（Redox Sensitive Element, RSE），其富集与否受底层水氧化还原环境变化影响，故根据ANT31-R23孔中RSE的富集与否可重建罗斯海深部氧化还原环境演化。

我们通过典型常量元素Al/Ti与Mg/Ti两端元分析，判断ANT31-R23孔碎屑组分与罗斯海湾内同源，且均来自于横贯南极山脉。利用Ba/Ti与LR04曲线对比，查明ANT31-R23孔沉积年龄长达330 ka，并根据罗斯海海冰持续时间重建数据探明罗斯海生产力主要受海冰持续时间与深部水体成层化增强的限制。基于ANT31-R23孔氧化还原敏感元素与表层样背景值对比，判断罗斯海深部330 ka以来均为氧化环境，并根据Mn在不同时期出现的富集峰识别出4次强氧化脉冲事件。通过分析研究区表层水体生产力与氧化脉冲事件的关系，及两者同绕极深层水（Circumpolar Deep Water, CDW）与南极底层水（Antarctic Bottom Water, AABW）流通性的关系，我们认为，氧化脉冲事件的发生可能是由于源于罗斯海陆架的罗斯海底层水（Ross Sea BottomWater, RSBW）形成增强与同期罗斯海表层水体低生产力所致。4次氧化脉冲事件中Mo、Ni、Co明显富集，是由于Mn（氢）氧化物对其捕获或吸附所致。

由于冰期时，罗斯海深部均未出现亚氧化环境，表明罗斯海对大气pCO₂降低并无显著贡献。末次冰期以来最后一次氧化脉冲事件的发生、结束与RSBW北向扩张、极向退却过程几乎同时发生，说明氧化脉冲事件可指示RSBW的北向扩张。由于RSBW的极向退却过程与CDW成层化减弱密切相关，故氧化脉冲事件的结束可能对促进大气pCO₂迅速升高起重要作用。