海洋所研究揭示4萬年以來印太交匯區(qū)降水時空演化
近日,國際自然指數(shù)(Nature Index)期刊《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters,簡稱GRL),在線刊發(fā)了中國科學院海洋研究所萬世明研究團隊與法國巴黎薩克雷大學、英國倫敦大學學院和法國氣候與環(huán)境科學實驗室等單位合作的最新研究成果“Millennial-scale precipitation variability in the Indo-Pacific region over the last 40 kyr”。
印度洋-太平洋暖池是全球海溫最高的海域,被稱作為全球“熱引擎(heat engine)”,在氣候系統(tǒng)中扮演著重要的角色。印太交匯區(qū)未來氣候預測不僅要求充分了解人類活動對氣候的影響,而且要厘清自然氣候因子的變化規(guī)律,尤其是對疊加了人類活動之后,自然氣候因子潛在反饋作用的精細刻畫,但是實際觀測記錄普遍較短,限制了對全球變暖背景下該地區(qū)氣候演化的理解。因此,亟需在印太交匯區(qū)古氣候研究中揭示自然氣候因子變化的歷史和規(guī)律,以此來彌補器測記錄的不足、為模型預測提供邊界條件,并為人類如何應對當下全球變暖提供參考。
目前,該地區(qū)降水重建的替代記錄多基于氫氧同位素或X射線熒光掃描的元素比率,但是這兩種方法都有一些局限。因此,開發(fā)獨立的代用指標并重建獨立的降水演化歷史,并多指標交叉驗證,可更好的揭示熱帶降水對區(qū)域海洋-大氣過程的響應?;谶@一思路,研究人員利用暖池核心區(qū)的深海沉積巖芯,重建了跨越過去40000年的連續(xù)風化記錄,時間分辨率首次達到80年。大陸風化記錄主要受到降水和溫度變化的影響,而4萬年以來印太交匯區(qū)溫度變化未出現(xiàn)明顯的千年時間尺度波動,因此,研究人員認為重建的風化記錄中千年時間尺度的波動主要受到局部降水強度變化的控制,而該區(qū)域降水強度的變化則與印太暖池的大氣深對流的強度演化直接相關。該結(jié)果也顯示:4萬年以來印太暖池的大氣深對流演化與類ENSO系統(tǒng)和太平洋沃克環(huán)流強度變化非常一致。
在此基礎上,研究人員進一步總結(jié)了該地區(qū)多種指標重建的降水記錄,并分析發(fā)現(xiàn):在千年時間尺度上,印太交匯區(qū)西側(cè)(東印度洋)主要受熱帶輻合帶遷移(ITCZ)影響,降水呈反向分布,而東側(cè)(西太平洋)降水則呈“三明治”結(jié)構分布,主要受到類ENSO系統(tǒng)的控制。以上古記錄研究結(jié)果也在北大西洋融水單因子驅(qū)動的TraCE-21模型中得到很好的重現(xiàn),表明北大西洋融水驅(qū)動可能是印太交匯區(qū)千年時間尺度差異性降水分布的誘因。本研究揭示了4萬年以來印太交匯區(qū)降水時空分布特征,首次發(fā)現(xiàn)其東西兩側(cè)降水的差異性分布特征,區(qū)分了ITCZ和ENSO系統(tǒng)在該地區(qū)的不同影響。該結(jié)果可為印太交匯區(qū)高分辨率的降水和暖池大氣深對流模型提供邊界框架和結(jié)果驗證。根據(jù)全球變暖的背景下,“濕者更濕”的推論,未來印太交匯區(qū)的局部降水差異性的分布可能會愈演愈烈。
論文的第一和通訊作者為中國科學院海洋研究所副研究員于兆杰。本研究得到國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略先導科技專項、山東省自然科學優(yōu)秀青年基金等項目的支持。
論文信息:
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022GL101646

圖1. 印太交匯區(qū)現(xiàn)代(a)和末次冰消期(b和c)降水空間分布模態(tài)對比。藍色區(qū)域為降水增加,橙色區(qū)域表示降水減少。

圖2. 千年時間尺度風化與氣候記錄對比。圖a,c和d為本研究重建的風化記錄,圖b為類ENSO系統(tǒng)變化,圖e為海表溫度變化,圖f為海平面變化曲線。右圖為對應曲線的譜分析結(jié)果。
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