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地球環境研究所在黃土10Be定量重建亞洲季風降水變化研究取得突破
時間:2018-05-25 來源: 作者: 點擊:

 2018525日,美國Science雜志以研究論文形式(Research Article)刊登了美國亞利桑那大學Warren Beck教授和中國科學院地球環境研究所周衛健院士共同領導的團隊在利用中國黃土10Be重建古降水研究中取得的最新成果——黃土10Be記錄的55萬年以來東亞季風降水變化歷史A 550,000-year record of East Asian monsoon rainfall from 10Be in loess)。這是中美伙伴團隊經過長達十多年的合作,在黃土10Be環境示蹤領域取得的一項原創性科學成果。  

   1  周衛健院士向美國亞利桑那大學Warren Beck教授介紹黃土地層 

    

  據該論文的共同通訊作者周衛健院士介紹,中美合作團隊對采集自中國黃土高原南部的中更新世以來黃土樣品,利用超高靈敏度加速器質譜,開展宇宙成因核素10Be測試分析與示蹤研究,首次定量重建了黃土高原所代表的亞洲季風區,最近55萬年以來的降水變化歷史,突破了以往在多數研究中主要應用一些氣候代用指標定性描述干濕氣候變化歷史的局限。通過綜合對比三寶洞石筍氧同位素、底棲有孔蟲δ18O所代表的全球冰量、紅海古海平面、北緯65°N夏季太陽輻射以及南北半球夏季30°N-30°S太陽輻射梯度記錄,研究人員論證了南北半球低緯夏季太陽輻射梯度是驅動亞洲季風氣候的首要因素。     

   

  2  55萬年以來黃土10Be示蹤的降雨量與三寶洞石筍氧同位素、北緯65°N夏季太陽輻射、紅海古海平面和底棲有孔蟲δ18O比較 

  周衛健院士等在2007年和2014年利用黃土10Be開展末次間冰期以來亞洲季風降水重建的論文中,曾提出南北半球低緯夏季太陽輻射梯度對亞洲季風產生重大影響的思想(Zhou et al., 2007, RadiocarbonZhou et al.,2014,JGR)。本文則詳細揭示了低緯南北半球間的夏季太陽輻射梯度影響亞洲夏季風強度變化的動力學聯系:低緯南北半球間的夏季太陽輻射梯度影響季風氣團在對流層上部輻散外流的模式,當有更多的氣團輻散外流到南印度洋高壓(馬斯克林高壓),印度夏季風增強,而西北太平洋夏季風減弱;反之,當有更多的氣團輻散外流西北太平洋副熱帶高壓時,西北太平洋夏季風加強,而印度夏季風減弱。這兩個季風子系統相對強度的變化,改變著從這兩個高壓區域,輸送到東亞季風區水汽的比例。低緯南北半球間的夏季太陽輻射梯度可通過影響印度洋輸送到南大西洋的洋流系統,從而影響北大西洋經向翻轉環流(AMOC),進而控制著北半球高緯地區的冰量,表明季風環流也是驅動冰期/間冰期全球氣候變化的重要因素。

   3  不同夏季太陽輻射梯度下亞洲季風環流模式 

  經典的米蘭科維奇理論認為北半球高緯太陽輻射是驅動全球氣候變化的動力,包括低緯度的季風氣候變化也受高維太陽輻射變化調制,而本研究在一定程度上挑戰了經典的米氏氣候理論、尤其是高緯氣候驅動假說。這一結果使研究人員重新審視熱帶亞熱帶地區所代表的低緯氣候過程對全球氣候變化的作用。在地球軌道參數調制下,夏季南北半球低緯接收太陽輻射的梯度,也是驅動亞洲季風氣候變遷的重要機制。這一結果也為數值模擬研究提供了可靠的邊界條件,為理解全球氣候變化機制提供了新的認識。     

  原文鏈接:http://science.sciencemag.org/content/360/6391/877.full

 
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