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研究揭示全新世东亚夏季风的变率及其环境影响

2021-02-22 地球环境研究所
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  全新世因其气候和环境的变化和人类发展有密切联系,且中全新世的气候和未来全球增温情景具有相似性而受到关注。在东亚地区,包括黄土、湖泊、泥炭、石笋和沙丘沉积物等古气候档案被广泛用于研究全新世气候和环境的演变。目前,这些记录重建的中国东部全新世的降水变化具有显著的空间差异性;已有研究大多集中在全新世长趋势的变化上,而对百年-十年尺度的变率研究较少。气候变化对文化发展产生重要影响,新石器文化的兴衰和全新世气候密切相关。我国中部地区是南方亚热带湿润气候和北方暖温带半干旱气候的过渡带,既是理解东亚季风时空变异的关键区域,也是现代农业生产和中国古代文明演化发展的核心地带。为此,在我国中部平原地区建立精确定年、高分辨率的气候环境变化记录,深刻理解东亚季风的时空变率及其影响具有重要意义。 

  近期,中国科学院地球环境研究所研究员蔡演军团队利用中国中部河南马沟洞的5支石笋,使用66个高精度铀系年代,测试3846组氧碳同位素,建立了约4年分辨率的东亚季风气候记录。结合中部地区附近的九仙洞、老母洞/东石崖洞石笋氧同位素记录,构建了中部地区全新世石笋氧同位素变化数据集(图1)。集合经验模态分解(EEMD)和小波滤波两种方法对马沟洞石笋氧同位素的多尺度分解均表明:轨道尺度东亚季风变化受控于北半球夏季太阳辐射变化,而在全新世大暖期内部(8.5-4.9ka BP),千年和百年尺度的(500-3000年和100-500年)的变化幅度有所减小,揭示了温暖期千年和百年尺度气候波动对区域降水影响的减弱。此外,在全新世大暖期识别了包括8.2ka事件的14次持续20-70年的弱季风事件(图2)。除8.2ka事件外,未发现其他全新世大暖期的弱季风事件在格陵兰冰心中出现,且热带海温变化对副热带高压有显著影响,因而提出热带海表温(SST)的变化对这些弱季风事件的形成起重要作用。尽管全新世内部存在不同尺度的季风气候事件,但由于位于亚热带湿润气候和暖温带半湿润气候过渡带,中部地区的季风降雨变化基本处于相对适宜的范围内,这种温和的降水变化允许和维持了中原地区连续的文化发育,但仍调制了不同文化的生计和适应措施。

  相关研究新万博发表在Earth and Planetary Science letters。研究工作得到国家重点研发计划、新万博战略性先导科技新万博和国家自然科学基金等的资助。

  论文链接 

   

  图1.马沟洞石笋氧同位素和中国中部其他石笋氧同位素的对比:(a)马沟洞(红色)和河南老母洞/东石崖(绿色和黄绿色)石笋氧同位素对比;(b)马沟洞和九仙洞(蓝色)石笋氧同位素的对比;(c)老母洞/东石崖和九仙洞石笋氧同位素的对比。

   

  图2.全新世大暖期(8.5-4.8ka BP)石笋氧同位素和西太暖池海表温(SST)的对比分析:(a)和尚洞石笋氧同位素;(b)董哥洞石笋氧同位素;(c)马沟洞石笋氧同位素;(d)MD-98-2178钻孔SST序列。

打印 责任编辑:阎芳
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