2018年8月21日
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表生地球化学团队在更新世东亚季风研究方面取得新进展

近日,地球科学与工程学院表生地球化学团队在更新世东亚季风降雨演化研究方面取得新进展,其成果以“Mineralogical evidence of reduced East Asian summer monsoon rainfall on the Chinese loess plateau during the early Pleistocene interglacials”为标题在线发表于地学NI期刊《Earth and Planetary Science Letters》2018年486期上。

东亚季风降雨影响了东亚地区十数亿人口的生产和生活。在全球增温背景下,预测东亚季风降雨的变化至关重要。研究过去季风降雨与温度的关系能加深理解这些过程并为预测模型提供约束。早更新世时期(1.6-2.6Ma)处在与现在类似的冰期间冰期模式,且间冰期温度比现在高约1-2℃,因此研究该时期的季风降雨与温度的联系能更好地理解未来季风降雨如何去响应全球变暖和季风动力学。然而学术界对该时期季风强度的变化存在争议,原因可能是过去的指标很难将季风降雨与温度信号区分开,因此需要开发一个不受温度影响的降雨新指标。

基于黄土中碳酸盐矿物种类与分布的大范围调查,表生地球化学团队建立了一个新的只响应季风降雨的指标,即土壤碳酸盐溶解的四阶段模式(前期工作:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2015GL066681/full)。使用该指标,以黄土高原地区3个经典的黄土古土壤序列为研究对象,重建了过去260万年以来的间冰期东亚季风降雨历史(图1)。研究显示,暖的早更新世时期(1.65-2.6Ma),东亚季风降雨较弱;之后随着全球逐渐变冷,降雨逐渐增强,这和过去认为“温度越高季风降雨越强”的认识不一致,同时过去提出的机制也很难解释这种现象。通过进一步调查发现,260万年以来逐渐增多的间冰期东亚季风降雨与逐渐增大的东西赤道太平洋海表温度梯度一致,即在早更新世时期,东西赤道太平洋海表温度梯度较小,沃克环流较弱,呈现类似于现代的强厄尔尼诺状态,导致同时期中国华北地区东亚季风降雨偏少,中晚更新世时期则呈现相反的状态。该结果显示在构造时间尺度下,东亚季风降雨的变化更多响应低纬热带太平洋大气环流系统的变化。因此,对于未来东亚季风降雨的预测,需要更多关注低纬大气环流系统的变化。

该研究受到国家自然科学基金重点项目和面上项目的资助。博士研究生孟先强为第一作者,导师季峻峰教授为论文通讯作者,该工作在表生地球化学教育部重点实验室完成。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.12.048

(科学技术处 摄影)

图1 260万年以来黄土高原间冰期季风降雨指数变化(a);东西赤道太平洋海表温度梯度变化(Martínez-Garcia et al., 2010; Wara et al., 2005)(b);全球平均表面温度变化(Snyder, 2016)(c);深海氧同位素记录(Lisiecki and Raymo, 2005)(d)。

(地球科学与工程学院 科学技术处)