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过去64万年的亚洲季风记录和冰期终止

2016年6月30日,英国Nature杂志以研究论文形式(Article)刊登了西安交通大学全球环境变化研究院程海教授的论文——“过去64万年的亚洲季风记录和冰期终止”(The Asian monsoon over the past 640,000 years and ice age terminations)。

该成果基于在中国中部神农架三宝洞内新获得的洞穴石笋样品,利用高精度U-Th定年和稳定同位素测试分析,将亚洲季风的洞穴石笋氧同位素记录延伸至过去640,000年,即U-Th测年方法的年龄上限。该研究证实了过去七次主要冰期终止是由岁差引起的太阳辐射变化驱动,表面上十万年的冰期循环实际上是几个岁差周期的平均;而每间隔四至五个岁差周期发生一次冰期结束,则是与北半球高纬冰盖的动力学相关;去除轨道尺度的太阳辐射影响后,石笋氧同位素的亚轨道尺度变化刻画了全球千年气候事件的时间序列,与南极温度记录中的亚轨道变化在岁差上反相位,两者呈‘bi-polar seesaw’关系;上述千年事件的时间序列都具有显著的岁差周期,并分别与6月21日的太阳辐射变化呈现反相位和同相位关系,揭示了太阳辐射对千年事件的影响。中布容事件发生前后的亚洲季风冰期-间冰期变化幅度不及高纬度地区明显,表明轨道尺度上亚洲季风变化受冰量控制较弱;精确地确定了亚洲季风MIS11阶段的起始时间和划分,由于MIS11时期的地球轨道参数与全新世时期接近,研究MIS11的气候变化可以为研究全新世并预测未来的气候变化提供典型相似型。提出最近2000年亚洲季风增强很可能与北大西洋径向翻转流变化有关,类似于过去64万年中的千年尺度气候事件。

 

本研究获得的64万年以来的洞穴石笋氧同位素记录是目前最长尺度高精度高分辨率的亚洲季风石笋记录,覆盖了过去7次主要冰期结束期。该记录具有全球可比对性,对研究亚洲季风与全球气候变化的联系及驱动因素具有重要意义。研究证实了过去七次主要冰期结束和千年尺度气候事件的发生是由岁差引起的太阳辐射变化驱动,MIS11阶段和最近2000年的记录为研究全新世并预测未来的气候变化提供了重要参考。

挪威卑尔根大学Nele Meckler教授在同期Nature杂志上发表了专题评论,认为“中国三宝洞石笋氧同位素记录的连续64万年以来亚洲季风变化不但为其他古气候序列提供了高精度的绝对年代控制,而且加强了我们对于目前气候系统的相互作用、强迫因子及其响应机制的理解”。正如Nele Meckler教授评论中所说的,气候事件通常是在全球范围内相互作用的,可以通过对气候事件进行精确年代控制从而可以把不同地质记录联系起来。该石笋记录可以为其他缺少精确绝对年龄控制的地质记录进行年代校正。研究揭示了千年气候事件和冰期终止的发生与岁差循环有关,十万年的冰期循环实际上是几个岁差周期的平均。亚轨道尺度的气候事件具有显著的岁差周期,这一发现为研究气候事件提供了重要线索。如此长尺度高精度年代控制的过去气候变化信息让我们在探索气候系统的驱动因素和响应机制方面又迈进了一步。

“千人计划”学者程海教授于2010年任职于西安交通大学全球环境变化研究院,并建立了同位素实验室。同位素实验室的主要研究方向为高精度质谱同位素测量技术、全球气候变化研究和发展新的稳定同位素测试技术。这项研究成果即是依托于西安交通大学同位素实验室,并得到了国家科技部973项目,国家自然科学基金和美国自然科学基金的联合资助。

论文信息:

Hai Cheng, R. Lawrence Edwards, Ashish Sinha, Christoph Spötl, Liang Yi, Shitao Chen, Megan Kelly, Gayatri Kathayat, Xianfeng Wang, Xianglei Li, Xinggong Kong, Yongjin Wang, Youfeng Ning & Haiwei Zhang. The Asian monsoon over the past 640,000 years and ice age terminations, 2016. Nature 534:640-646. doi:10.1038/nature18591.

来源:西安交通大学新闻网

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