谢树成教授团队在末次冰消期古气候变化研究领域取得新进展
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近日,我校地球科学学院谢树成教授团队在国际著名期刊《地球与行星科学快报》(Earth and Planetary Science Letters )发表论文。该研究利用洞穴石笋沉积高分辨率重建了10 ka BP ~ 20 ka BP东亚夏季风(EASM)的演化序列,发现末次冰消期HS1冷事件与Bolling-Allerod暖事件转变过程中,EASM呈现两阶段加强的模式,这种两阶段加强主要受南极两次融水事件的控制。


末次冰消期(约19 ka BP ~ 11.5 ka BP),是末次盛冰期向全新世转变的一个典型冷暖过渡期,伴随着大气CO2浓度升高和海平面的快速上升,以及一系列的其他气候事件,这些现象与当前人类社会面临的大气CO2升高和海平面上升的局面十分相似。在全球变暖的大背景下,研究这种冷暖转变的气候过程和机制,具有非常重要的科学和现实意义。


EASM是中低纬度地区最重要的气候系统之一。季风变化直接影响着东亚地区的水文条件,影响全球近30%的人口。末次冰消期EASM变化一般认为是受北半球控制的,这很好的解释了气候变冷过程中EASM减弱的过程。但是,对于气候变暖过程中,EASM加强过程的驱动机制研究也相对较少。一些气候模型研究表明,南极冰盖融水会促进大西洋经向翻转流(AMOC)的重启,从而导致北半球变暖,那么,南极冰盖融水是否也会对EASM产生影响,目前还没有相关的研究报道。


针对这一问题,谢树成教授团队利用鄂西豪猪子洞石笋的高精度年代学以及高分辨率的碳、氧同位素分析,同时结合大量已发表数据和理论模型,对末次冰消期东亚夏季风的转型特征进行了研究。基于豪猪子洞HZZ11和HZZ27高精度氧同位素记录,建立了一条EASM在10 ~ 20 ka BP之间的演化序列。通过与南、北半球古气候记录的对比,发现HS1早期(18 ~ 16 ka BP),EASM的两阶段减弱主要受到北大西洋两期融水事件造成AMOC的减弱,以及ITCZ大范围南移的影响。同时发现,在16 ka BP之后,EASM呈现出两阶段的加强过程,而且南半球低纬度到北半球中纬度地区的其他季风系统也都表现出了相似的两阶段转变模式,但北半球高纬度地区气候在~16 ka BP左右只有非常微弱的变化,这暗示了这种转变是源于南半球气候变化的影响。由此提出,HS1事件后期(16 ~ 14.6 ka BP)EASM的两阶段加强主要受南极~16 ka BP和~14.6 ka BP的两次融水事件的控制。南极冰盖大规模融水的注入,导致南大洋海表温度下降,海冰扩张,促使南半球西风带、副热带前缘和热带幅合带(ITCZ)向北移动,进而导致澳洲印尼夏季风的减弱和EASM的加强;南极的融水还通过影响南极中层水体的密度,改变大西洋水柱的分层模式,刺激北大西洋深层水形成或次表层热量的释放,导致AMOC快速加强和北半球快速升温。南半球降温和北半球升温会导致南北半球温差梯度加大,导致ITCZ的快速北移,导致EASM的快速加强。


论文第一作者,2013级博士生张宏斌2016年受到我校“研究生国际交流基金”项目的资助,赴美国威廉帕特森大学开展了四个月古气候研究访问交流。