海洋所研究揭示4萬(wàn)年以來(lái)印太交匯區(qū)降水時(shí)空演化
近日,國(guó)際自然指數(shù)(Nature Index)期刊《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters,簡(jiǎn)稱(chēng)GRL),在線(xiàn)刊發(fā)了中國(guó)科學(xué)院海洋研究所萬(wàn)世明研究團(tuán)隊(duì)與法國(guó)巴黎薩克雷大學(xué)、英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院和法國(guó)氣候與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(chēng)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(lái)氣候預(yù)測(cè)不僅要求充分了解人類(lèi)活動(dòng)對(duì)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(duì)疊加了人類(lèi)活動(dòng)之后,自然氣候因子潛在反饋?zhàn)饔玫木?xì)刻畫(huà),但是實(shí)際觀測(cè)記錄普遍較短,限制了對(duì)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(lái)彌補(bǔ)器測(cè)記錄的不足、為模型預(yù)測(cè)提供邊界條件,并為人類(lèi)如何應(yīng)對(duì)當(dāng)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(xiàn)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(kāi)發(fā)獨(dú)立的代用指標(biāo)并重建獨(dú)立的降水演化歷史,并多指標(biāo)交叉驗(yàn)證,可更好的揭示熱帶降水對(duì)區(qū)域海洋-大氣過(guò)程的響應(yīng)?;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(guò)去40000年的連續(xù)風(fēng)化記錄,時(shí)間分辨率首次達(dá)到80年。大陸風(fēng)化記錄主要受到降水和溫度變化的影響,而4萬(wàn)年以來(lái)印太交匯區(qū)溫度變化未出現(xiàn)明顯的千年時(shí)間尺度波動(dòng),因此,研究人員認(rèn)為重建的風(fēng)化記錄中千年時(shí)間尺度的波動(dòng)主要受到局部降水強(qiáng)度變化的控制,而該區(qū)域降水強(qiáng)度的變化則與印太暖池的大氣深對(duì)流的強(qiáng)度演化直接相關(guān)。該結(jié)果也顯示:4萬(wàn)年以來(lái)印太暖池的大氣深對(duì)流演化與類(lèi)ENSO系統(tǒng)和太平洋沃克環(huán)流強(qiáng)度變化非常一致。
在此基礎(chǔ)上,研究人員進(jìn)一步總結(jié)了該地區(qū)多種指標(biāo)重建的降水記錄,并分析發(fā)現(xiàn):在千年時(shí)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(gòu)分布,主要受到類(lèi)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(dòng)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(dòng)可能是印太交匯區(qū)千年時(shí)間尺度差異性降水分布的誘因。本研究揭示了4萬(wàn)年以來(lái)印太交匯區(qū)降水時(shí)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(duì)流模型提供邊界框架和結(jié)果驗(yàn)證。根據(jù)全球變暖的背景下,“濕者更濕”的推論,未來(lái)印太交匯區(qū)的局部降水差異性的分布可能會(huì)愈演愈烈。
論文的第一和通訊作者為中國(guó)科學(xué)院海洋研究所副研究員于兆杰。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、山東省自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金等項(xiàng)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(duì)比。藍(lán)色區(qū)域?yàn)榻邓黾?,橙色區(qū)域表示降水減少。

圖2. 千年時(shí)間尺度風(fēng)化與氣候記錄對(duì)比。圖a,c和d為本研究重建的風(fēng)化記錄,圖b為類(lèi)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(xiàn)。右圖為對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)的譜分析結(jié)果。
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