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地球環境研究所揭示熱帶太平洋對中國石筍氧同位素的影響
2019-02-15| 編輯: | 【 】【打印】【關閉

    近十幾年來,洞穴石筍由于定年準確、沉積連續、分布廣泛、分辨率高等優點,逐漸成為古氣候和古環境重建的第四大支柱。古氣候學家通過亞洲季風區的石筍記錄, 重建了晚第四紀以來亞洲夏季風的變化情況。然而,隨著研究的深入,關于中國石筍氧同位素的氣候環境意義解讀在國內外引起了廣泛討論。一部分學者將中國石筍氧同位素與季風強度或者季風降雨相聯系,而一部分學者認為中國石筍氧同位素指示了不同水汽來源相對貢獻的變化。另外,Pausata(2011)根據模擬結果,認為在Heinrich事件的時候中國季風區的石筍氧同位素受控于印度季風強度的變化,也即印度季風減弱,印度降雨的氧同位素偏重,相應輸入到中國的水汽氧同位素也偏重。其模擬結果也顯示,在Heinrich事件的時候,從印度到中國,降雨氧同位素的變化幅度逐漸減小。意味著中國石筍氧同位素代表了印度夏季風而不是東亞夏季風強度的變化。這一觀點也得到了部分古氣候學家的支持。 

  為了驗證中國石筍氧同位素是否僅受控于印度季風強度的變化,中科院地球環境研究所一帶一路氣候環境研究中心譚亮成研究員團隊,分析了陜南祥龍洞石筍(XL15)氧同位素在25.5–10.9 ka BP期間的變化。研究顯示在千年尺度上(包括H2, H1, BAYD事件),XL15氧同位素記錄與格陵蘭冰芯以及亞洲季風區其他石筍記錄具有相似變化,且與南美季風區的石筍記錄具有半球間的反相位關系,這體現出全球季風的一致性特點。然而,當對比Heinrich事件期間XL15和印度石筍氧同位素的變化幅度時,發現與Pausata(2011)的模擬結果不同,Heinrich事件期間印度到中國的石筍氧同位素的變化幅度并沒有顯示出減小的趨勢。而且在H1事件的突變模式上,中國石筍氧同位素顯示出了三階段(增加-穩定-增加)的突變模式而印度石筍氧同位素則顯示出了持續增加的突變模式。此外,在冰期-間冰期和十年尺度上,中國石筍氧同位素與印度季風區石筍氧同位素也存在一定的差異性,認為和中國東部石筍氧同位素同時也受到太平洋的影響有關。 

  為了提取出H1事件期間純太平洋的信號,研究人員將受印度洋和太平洋共同影響的XL15氧同位素記錄減去僅受印度洋控制的印度Mawmluh洞石筍記錄,發現其與西太平洋暖池海表溫度顯著負相關關系。西太平洋暖池海溫升高會增強菲律賓周圍區域上空對流活動,導致西太副高和雨帶北移,來自單一太平洋水汽(此處已經排除印度洋的水汽)的雨量效應導致XL15石筍氧同位素偏負。以上研究結果表明中國石筍氧同位素不僅僅只是受控于印度季風變化,印度夏季風和東亞夏季風都會對其產生影響。 

  該成果于212日在線發表于知名學術期刊《Climate Dynamics》上,第一作者為博士生李東(Dong Li, Liangcheng Tan*, Yanjun Cai et al. 2019. Is Chinese stalagmite δ18O solely controlled by the Indian summer monsoon? Climate Dynamics. https://doi.org/10.1007/s00382-019-04671-x)。 

  本項工作得到了國家重點研發計劃(2017YFA0603401)、陜西省杰出青年科學基金(2018JC-023)以及中科院青促會和西部之光人才培養計劃的資助,是中科院地球環境研究所一帶一路計劃的系列研究成果。 

  論文鏈接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-019-04671-x 

   

  XL15記錄 (綠色) 和葫蘆洞記錄(紅色), 宋家洞記錄(紫紅色), Bittoo洞記錄(紫色), Timta洞記錄(橙色) 以及 Mawmluh洞記錄 (棕色) 氧同位素變化幅度的對比

 

  XL15記錄中提取出的太平洋信號與熱帶西太平洋暖池海表溫度重建記錄的對比。 

  a)標準化后的XL15氧同位素記錄,(b)標準化后的Mawmluh洞石筍氧同位素記錄,(c)熱帶西太平洋暖池海表溫度記錄,(dXL15減去MWS-1的結果 

    


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