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地球环境研究所揭示热带太平洋对中国石笋氧同位素的影响
2019-02-15| 编辑: | 【 】【打印】【关闭

    近十几年来,洞穴石笋由于定年准确、沉积连续、分布广泛、分辨率高等优点,逐渐成为古气候和古环境重建的第四大支柱。古气候学家通过亚洲季风区的石笋记录, 重建了晚第四纪以来亚洲夏季风的变化情况。然而,随着研究的深入,关于中国石笋氧同位素的气候环境意义解读在国内外引起了广泛讨论。一部分学者将中国石笋氧同位素与季风强度或者季风降雨相联系,而一部分学者认为中国石笋氧同位素指示了不同水汽来源相对贡献的变化。另外,Pausata(2011)根据模拟结果,认为在Heinrich事件的时候中国季风区的石笋氧同位素受控于印度季风强度的变化,也即印度季风减弱,印度降雨的氧同位素偏重,相应输入到中国的水汽氧同位素也偏重。其模拟结果也显示,在Heinrich事件的时候,从印度到中国,降雨氧同位素的变化幅度逐渐减小。意味着中国石笋氧同位素代表了印度夏季风而不是东亚夏季风强度的变化。这一观点也得到了部分古气候学家的支持。 

  为了验证中国石笋氧同位素是否仅受控于印度季风强度的变化,中科院地球环境研究所一带一路气候环境研究中心谭亮成研究员团队,分析了陕南祥龙洞石笋(XL15)氧同位素在25.5–10.9 ka BP期间的变化。研究显示在千年尺度上(包括H2, H1, BAYD事件),XL15氧同位素记录与格陵兰冰芯以及亚洲季风区其他石笋记录具有相似变化,且与南美季风区的石笋记录具有半球间的反相位关系,这体现出全球季风的一致性特点。然而,当对比Heinrich事件期间XL15和印度石笋氧同位素的变化幅度时,发现与Pausata(2011)的模拟结果不同,Heinrich事件期间印度到中国的石笋氧同位素的变化幅度并没有显示出减小的趋势。而且在H1事件的突变模式上,中国石笋氧同位素显示出了三阶段(增加-稳定-增加)的突变模式而印度石笋氧同位素则显示出了持续增加的突变模式。此外,在冰期-间冰期和十年尺度上,中国石笋氧同位素与印度季风区石笋氧同位素也存在一定的差异性,认为和中国东部石笋氧同位素同时也受到太平洋的影响有关。 

  为了提取出H1事件期间纯太平洋的信号,研究人员将受印度洋和太平洋共同影响的XL15氧同位素记录减去仅受印度洋控制的印度Mawmluh洞石笋记录,发现其与西太平洋暖池海表温度显著负相关关系。西太平洋暖池海温升高会增强菲律宾周围区域上空对流活动,导致西太副高和雨带北移,来自单一太平洋水汽(此处已经排除印度洋的水汽)的雨量效应导致XL15石笋氧同位素偏负。以上研究结果表明中国石笋氧同位素不仅仅只是受控于印度季风变化,印度夏季风和东亚夏季风都会对其产生影响。 

  该成果于212日在线发表于知名学术期刊《Climate Dynamics》上,第一作者为博士生李东(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)。 

  本项工作得到了国家重点研发计划(2017YFA0603401)、陕西省杰出青年科学基金(2018JC-023)以及中科院青促会和西部之光人才培养计划的资助,是中科院地球环境研究所一带一路计划的系列研究成果。 

  论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-019-04671-x 

   

  XL15记录 (绿色) 和葫芦洞记录(红色), 宋家洞记录(紫红色), Bittoo洞记录(紫色), Timta洞记录(橙色) 以及 Mawmluh洞记录 (棕色) 氧同位素变化幅度的对比

 

  XL15记录中提取出的太平洋信号与热带西太平洋暖池海表温度重建记录的对比。 

  a)标准化后的XL15氧同位素记录,(b)标准化后的Mawmluh洞石笋氧同位素记录,(c)热带西太平洋暖池海表温度记录,(dXL15减去MWS-1的结果 

    


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