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兰州大学学者重建25万年以来我国青藏高原东北部及西北干旱区降水变化历史

发布日期:2020-04-24

近日,兰州大学李国强教授研究组在我国青藏高原及西北干旱区过去气候变化模式及驱动机制研究取得最新研究成果,研究组重建了25万年以来我国青藏高原东北部及西北干旱区降水变化历史,探讨了低纬度季风及中纬度西风气候变化对我国不同区域降水及环境变化的影响机制。该研究通过长期系统野外采样及实验室工作,建立了整个中亚干旱区及青藏高原时间跨度最长、年代最为准确、分辨率最高的黄土释光年龄标尺,重建的25万年以来中亚天山及青藏高原西北降水变化,厘清了不同时间尺度中亚西风区及东亚季风降水变化的相位关系;该研究提出的地球高纬冰量和太阳辐射在冰期-间冰期旋回尺度及间冰期内部时间尺度对中亚-东亚气候变化的不同驱动过程认识,为理解具有不同变化周期的北半球夏季太阳辐射及地球高纬冰量变化如何驱动季风-西风气候变化提供了新的认识,丰富了经典的米兰科维奇天文驱动理论。

研究组对西风区天山及季风边缘区青藏高原东北部的黄土沉积记录开展了系统高密度释光测年(图1),基于420个释光年龄建立了25万年以来天山及青藏高原东北部黄土气候记录高分辨率年龄标尺。结合古气候代用指标及模拟分析,发现中亚-东亚地区冰期-间冰期旋回尺度一致表现为冰期干旱-间冰期湿润的气候模式,间冰期内部中亚西风区及东亚季风区降水表现出近反相位的变化模式,但不同区域末次间冰期内部均存在21 ka变化周期(图2,图3);中亚西风区降水随北半球夏季太阳辐射反相位变化,而东亚季风区降水随北半球夏季太阳辐射同相位变化但滞后北半球夏季太阳辐射2-6 ka。提出冰期-间冰期旋回尺度冰量-温度变化控制的大气湿度变化影响着全球不同区域降水同步变化,只有进入间冰期,冰量减少-温度升高,西风及季风不同环流系统才成为控制中亚-东亚地区降水的主控因素。轨道太阳辐射驱动引起的西风与东亚夏季风强度反相位变化,是导致间冰期内部中亚与东亚降水不同步变化的根本原因。高纬冰量在间冰期内部通过影响大气湿度以及中纬度西风强度进而影响中亚及东亚地区降水变化。

该研究4月22日在线发表于地学知名期刊Quaternary Science reviews (地学一区,Top)的文章“Paleoclimatic changes and modulation of East Asian summer monsoon by high-latitude forcing over the last 130,000 years as revealed by independently dated loess-paleosol sequences on the NE Tibetan Plateau”(青藏高原东北部黄土高密度释光测年揭示的冰量对东亚夏季风降水变化的调控研究)为本项研究的最新成果。该项研究部分成果2020年1月以“Differential ice volume and orbital modulation of Quaternary moisture patterns between Central and East Asia”(冰量和轨道调控的第四纪中纬度亚洲降水模态变化)为题发表于地学知名期刊Earth and Planetary Science Letters (地学一区,Top, Nature index)。陈发虎院士团队李国强教授为以上研究论文的第一作者和第一通讯作者,兰州大学为以上论文第一完成单位。

图1. 西风区中亚天山及东亚季风边缘区青藏高原东北部黄土气候记录研究点分布图

图2. 中亚西风区及东亚季风区240 ka以来降水及有效湿度变化重建结果对比

图3. 末次间冰期及现代间冰期内部东亚季风区及中亚西风区降水及有效湿度变化相位关系

本项研究先后持续近十年时间,中科院青藏高原研究所、中国科学院大气物理研究所、南京大学、瑞典乌普萨拉大学、澳大利亚昆士兰大学、中科院青海盐湖研究所、湖南师范大学、浙江师范大学、西北师范大学、甘肃省治沙研究所等多家单位海内外学者共同参与了本研究不同阶段工作。先后受到国家自然科学基金面上项目、基金委重大项目及第二次青藏高原科学考察项目等资助。

来源:科学技术发展研究院、资源环境学院