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地球環境所在揭示中更新世氣候轉型方面取得新進展
2019-01-21| 編輯: | 【 】【打印】【關閉

  1月21日,Nature Communications《自然-通訊》雜志在線發表了中國科學院地球環境研究所孫有斌研究員團隊與比利時和美國科學家合作完成的研究論文“Diverse manifestations of the Mid-Pleistocene climate transition”。該論文提出了“中更新世氣候轉型多樣性表現”的新概念,強調了冰蓋消長和溫室氣體濃度變化會改變地球氣候系統尤其是低緯水文循環對外部強迫的響應,為理解過去季風變化機理和預測未來氣候變化趨勢提供了新視角。

  第四紀(距今260萬年)地球氣候經歷了大幅的冰期-間冰期波動,最引人注目的是在距今1.2~0.7Ma(百萬年)期間冰蓋消長、海溫變化等由對稱的4萬年波動轉變為不對稱的10萬年旋回,簡稱為中更新世轉型(Mid-Pleistocene Transition, MPT)。2005年美國《Science》雜志公布了未來亟需解決的125個重要的科學難題,其中“What causes ice ages?即什么引發了10萬年的冰期旋回?”與中更新世氣候轉型密切相關。經典的米蘭科維奇理論認為北半球高緯夏季太陽輻射是驅動全球氣候變化的主要誘因,然而,偏心率引起的太陽輻射變化甚微,不足以引起10萬年冰期氣候旋回。因此,中更新氣候轉型和10萬年冰期旋回出現的關聯機理,是長期困擾古氣候研究的難題。

  該研究聚焦黃土高原西北部巨厚的黃土沉積,通過環境鉆探獲取了430米高質量巖心,結合古地磁、26Al/10Be定年和對比構建黃土發育的年代標尺。利用高分辨率黃土碳酸鹽碳同位素(δ13CIC)記錄,重建了過去1.7 Ma以來季風降水影響的植被變化,揭示出在1.2Ma以前夏季風變化以2萬年周期為主,到0.7Ma以后表現為混合的10萬、4萬和2萬年周期。對比模擬實驗結果,認為軌道強迫、冰蓋及CO2濃度對溫度和降水變化的影響存在差異,溫度變化主要受歲差和CO2調控,而降水則主要受歲差影響,中更新世冰蓋擴張和CO2濃度降低,抑制了低緯水文循環對太陽輻射的直接響應。

圖 最近1.7 Ma季風代用指標與太陽輻射和冰量變化對比及小波分析結果

  該工作得到科技部重點研發計劃、中科院國際大科學計劃培育專項、國家自然科學基金的支持。

  論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-08257-9

  數據鏈接:http://paleodata.ieecas.cn/index.aspx

 


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