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QSR:地质记录-气候模拟综合研究揭示的东亚夏季风时空变化
发布者: 程海 | 2021-05-10

一直以来,不同地质记录重建的全新世东亚夏季风强度变化及其与印度夏季风强度和北半球夏季太阳辐射变化存在较大争议。例如,已发表的东亚季风区石笋δ18O记录均指示东亚夏季风最强盛期为早全新世,而有些地质载体降水指标则显示为中全新世甚至中-晚全新世东亚夏季风最强。在轨道尺度上,安达曼海和中国东海浮游有孔虫δ18O记录分别显示亚洲夏季风滞后北半球夏季太阳辐射~9 ka、东亚夏季风没有岁差周期,由此认为东亚夏季风主要受控于温室气体和北高纬冰量变化而不是北半球夏季太阳辐射。有些学者把这些差异归结为东亚季风区石笋δ18O指标气候意义的不确定性,认为其可能受到水汽源变化的影响,不能完全指示东亚夏季风的强度变化。

为了更好地认识不同地质记录的差异、调和以上争议,西安交通大学全球环境变化研究院张海伟等与兰州大学张旭等合作,利用江西北部神农宫三支石笋重建的过去14 ka石笋δ18O记录和降水、同位素模拟结果与东亚季风区已发表的石笋、黄土、湖泊等记录进行地质记录-气候模拟时空综合对比分析,主要有以下几点发现:

1)中国东南地区全新世石笋δ18O的演变特征与其他地区石笋δ18O的演变具有显著差异,并未表现出长期正偏的变化趋势,这可能与中国东南地区特殊的降水季节性和主要受到西太平洋水汽影响有关。这改变了我们长期以来对东亚季风区全新世石笋δ18O记录长期变化趋势的认识。

2)将中国东部从北到南划分为6个代表区,全新世石笋δ18O与模拟的对流降水占全年降水比在各个区内具有很好的一致性变化,而区与区之间具有显著差异(图1)。同时,各个区内的重建的与模拟的年降水量变化具有较好的一致性(北方的一致性很好,中东部和南方具有一定偏差),而6个区内的夏季风降水量和年降水量时空变化具有显著差异(图1)。

 

1. 中国东部从北至南6个分区内全新世石笋δ18O与模拟的对流降水占全年降水比值和重建的年降水量记录与模拟的年降水量对比图(细节请见原文图5

 

3)东亚季风区石笋δ18O主要受到大尺度环流与夏季风雨带经向移动的影响。与中、晚全新世相比,早全新世东亚夏季风强盛,西太副高增强、夏季风雨带北推且可能携带更多远源的印度洋水汽,造成东亚季风区大范围石笋δ18O偏负,中国北方季风边缘区降水增多,而南方和海洋上的降水减少(图2)。这与中国西南、西北季风边缘区的石笋δ18O与降水量记录均指示的早全新世夏季风强盛一致。因此,东亚季风区大部分地区(东南地区除外)石笋δ18O记录能够指示东亚夏季风的总体强度变化。总体强度不完全等同于降水量,而是大尺度环流、水汽源区对流强度和雨带位置的综合表现。