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地球环境研究所揭示黄土记录的全新世东亚冬季风强度变化及其与夏季风之间的关系
2020-07-16| 编辑: | 【 】【打印】【关闭

  北半球西伯利亚高压控制下的东亚冬季风系统深刻影响着东亚地区气候,其影响范围可触及南半球。对过去多时间尺度冬季风强度变化的研究有助于理解当今和预测未来冬季风变化。主要基于中国黄土,已对全新世之前构造、轨道和千年尺度上东亚冬季风变化有了清晰认识。但关于全新世其多时间尺度变化及其与东亚夏季风之间的关系还存在很大争议,不同载体(如黄土、海洋、湖泊、模拟等)的重建结果差异较大,动力学解释也呈现多样化。尽管中国黄土被普遍认为是同步记载东亚冬夏季风变化的良好载体,但缺乏具有可靠年代标尺的全新世高分辨率资料。

  最近,中科院地球环境研究所科研人员在黄土高原东南部和中部选取了三个高分辨率全新世黄土剖面,进行了高密度石英光释光测年和常规古气候替代性指标粒度(指示冬季风强度)和磁化率(指示夏季风强度)测试(图1A-C),揭示了全新世亚轨道(这里指多千年尺度)东亚冬季风强度变化及其与东亚夏季风之间的关系,并探讨了其可能的动力学机制。

  来自于三个黄土剖面的独立和集成结果均显示,早全新世(约11.7-6.5 ka BP)东亚冬季风呈现持续衰退趋势,在约6.5 ka BP达到最弱,之后的中-晚全新世则表现为逐渐增强趋势,在小冰期达到最强(图1D和图2A)。研究人员认为,早全新世和中-晚全新世冬季风强度变化分别主要受控于北半球高纬冰量和中-高纬度温度变化,二者通过控制西伯利亚高压强度及其与低压系统(如阿留申低压、赤道低压)之间的梯度差来对冬季风强度产生影响(图3)。另外,上述冬季风变化与三个剖面独立和集成结果所反映的东亚夏季风变化呈明显的反相关关系,即东亚夏季风在6.5 ka BP之前持续增强,而之后逐渐减弱(图1D和图2I)。本研究重建的全新世冬季风和夏季风变化及二者的反相关关系也得到了湖泊、石笋、海洋、沙漠等记录的广泛证实(图2)。由于黄土对冬季风变化的灵敏性及本研究具备的高准确度年代标尺,认为本研究获得的冬季风变化记录具有一定优势。

  本研究基于中国黄土提供了全新世亚轨道尺度东亚冬季风强度变化及其与东亚夏季风之间关系的重要证据,同时对于黄土记录的全新世之前东亚季风变化研究有启示意义,另外,现有结果支持在全球变暖的长期趋势下,冬季风将在长时间尺度上呈现减弱趋势。

  研究得到国家自然科学基金、科技部重点研发专项、青藏科考专项、中科院先导专项和青促会,以及黄土与第四纪国家重点实验室的共同资助,是中科院地球环境研究所“一带一路”计划的系列研究成果。

  相关成果发表在国际地学期刊《Geology》上,康树刚副研究员为第一和通讯作者。

  原文详见:

  Kang, S.G.*, Du, J.H., Wang, N., Dong, J.B., Wang, D., Wang, X.L., Qiang, X.K., Song, Y.G., 2020. Early Holocene weakening and mid- to late Holocene strengthening of the East Asian Winter Monsoon. Geology, doi:10.1130/G47621.1

  文章链接:https://doi.org/10.1130/G47621.1

     

  1 黄土高原三个全新世高分辨率黄土剖面OSL年代标尺和古气候替代性指标(平均粒径和磁化率)(A-C)以及集成的标准化平均粒径和磁化率所反映的东亚冬夏季风强度变化(D)。


  2全新世东亚冬夏季风强度变化的多记录对比(AI:本研究;B-H:他人已发表)及二者的反相关变化。


  3 全新世东亚冬季风强度变化(A)及其与相关动力学参数(B-H)的关系。


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