中比美三國科學家揭示中更新世氣候轉型之謎—新聞—科學網

2020-12-06 科學網

最近1.7 Ma季風代用指標與太陽輻射和冰量變化對比及小波分析結果

1月21日，《自然-通訊》在線發表了中國科學院地球環境所孫有斌研究員團隊與比利時和美國科學家合作完成的研究論文，該論文提出了「中更新世氣候轉型多樣性」的新概念，強調了冰蓋消長和溫室氣體濃度變化會改變地球氣候系統尤其是低緯水文循環對外部太陽輻射強迫的響應，為理解過去季風變化機理和預測未來氣候變化趨勢提供了新視角。

據孫有斌介紹，距今260萬年的第四紀以來，地球氣候經歷了大幅的冰期-間冰期波動，最引人注目的是距今1.2—0.7Ma(百萬年)期間冰蓋消長、海溫變化等由對稱的4萬年波動轉變為不對稱的10萬年旋迴，也簡稱為中更新世轉型。」孫有斌進一步強調，2005年美國Science雜誌在慶祝創刊125周年之際，公布了未來亟需解決的125個重要的科學難題之一，其中「什麼引發了10萬年冰期旋迴？」，就與中更新世氣候轉型密切相關。

據了解，經典的米蘭科維奇理論認為北半球高緯夏季太陽輻射是驅動全球氣候變化的主要誘因，然而，具有準10萬年周期的偏心率引起的太陽輻射變化甚微，不足以導致10萬年冰期氣候旋迴的發生。因此，中更新氣候轉型及10萬年冰期旋迴出現的誘發機理，一直是困擾古氣候研究的迷題。

近10年來，文章作者們通過鑽探黃土高原西北部巨厚的黃土沉積，獲取了靖遠430米高質量巖心，結合古地磁、26Al/10Be定年和黃土-古土壤地層對比構建黃土發育的年代標尺；利用高解析度黃土碳酸鹽碳同位素(δ13CIC)記錄，重建了過去1.7 Ma以來季風降水影響的植被變化，揭示出在1.2 Ma以前以2萬年周期為主，到0.7 Ma以後表現為混合的10萬、4萬和2萬年周期，顯著不同於深海氧同位素記錄的中更新氣候周期轉型。

在上述研究結果的基礎上，他們又通過數值模擬實驗，揭示出軌道強迫、冰蓋及CO2濃度對溫度和降水變化的影響存在空間差異，就中國北方而言，溫度變化是由歲差和CO2調控，而降水則主要受歲差影響，中更新世之後的冰蓋擴張和CO2濃度降低，抑制了耦合的季風-植被演化對太陽輻射的直接響應。

據悉，該工作得到國家科技部重點研發計劃(2016YFA0601902)和國家自然科學基金委項目( 41472163, 41525008, 41572164)的支持。

文章相關信息：DOI：org/10.1038/s41467-018-08257-9

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