海洋所研究揭示末次冰消期熱帶西太平洋類厄爾尼諾狀態(tài)的持續(xù)機(jī)制
近日,中國科學(xué)院海洋研究所海洋沉積與古氣候研究組在Nature旗下地學(xué)期刊Communications Earth & Environment發(fā)表研究論文,基于西北婆羅洲海槽的高分辨率沉積記錄,重建了過去三萬年來熱帶西太平洋在D–O旋回冷、暖階段的水文氣候變化,揭示了區(qū)域氣候?qū)Ω呔暥葰夂蚴录捻憫?yīng)機(jī)制,并著重闡明B?lling–Aller?d暖期ENSO行為與北半球高緯氣候強(qiáng)迫之間的聯(lián)系,為理解全球快速增溫期的氣候反饋提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。
末次冰期氣候存在千年尺度的D–O振蕩,其冷階段常與北大西洋冰筏碎屑事件對應(yīng)。研究表明,這些事件可通過大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流影響東亞冬季風(fēng)與熱帶輻合帶,相關(guān)信號(hào)已在西太平洋與東南亞的氣候記錄中識(shí)別。然而,當(dāng)前熱帶西太平洋地區(qū)缺乏高分辨率沉積記錄,難以系統(tǒng)評(píng)估其在D–O暖階段—可作為全球快速增溫期氣候響應(yīng)的關(guān)鍵類比—的氣候反饋與遙相關(guān)機(jī)制。同時(shí),作為全球年際氣候變率主控因子的ENSO,其古氣候重建多局限于全新世與末次盛冰期,在更早的D–O旋回中捕捉ENSO相關(guān)水文氣候變率的高分辨率記錄極為稀缺,限制了對其長期演化及對快速氣候變化響應(yīng)的理解。

圖1 B?lling–Aller?d暖期水文氣候與赤道太平洋SST記錄站點(diǎn)分布示意圖
研究結(jié)果顯示,Heinrich事件期間增強(qiáng)的東亞冬季風(fēng)將大量北源水汽輸送至西北婆羅洲,地形抬升作用使區(qū)域?qū)α髟鰪?qiáng)、降水增多,進(jìn)而導(dǎo)致河流沉積輸入顯著增加與C3植被擴(kuò)張。值得注意的是,與清晰的Heinrich事件信號(hào)相比,巖心記錄中缺乏一致的D–O暖階段信號(hào),表明西太平洋水文氣候?qū)Ρ卑肭蚋呔曂蛔儦夂驈?qiáng)迫的響應(yīng)具有選擇性,二者機(jī)制可能不同。植被記錄進(jìn)一步顯示,多數(shù)D–O間冰階的熱帶植被狀態(tài)與全新世中晚期及現(xiàn)代類似;而在B?lling–Aller?d增暖期,則表現(xiàn)為持續(xù)森林退縮,指示該時(shí)期區(qū)域氣候可能更為干旱或季節(jié)性增強(qiáng),暗示其間存在氣候響應(yīng)的“閾值強(qiáng)迫”。

圖2 基于古氣候記錄與模擬的D–O間冰階千年尺度氣候振蕩
研究進(jìn)一步揭示,B?lling–Aller?d暖期西太平洋的干旱由ENSO與南半球強(qiáng)迫共同驅(qū)動(dòng)。末次冰消期熱帶大氣受軌道輻射冷卻影響,首先在赤道西太平洋激發(fā)西風(fēng)異常;隨著北半球冰蓋消融越過關(guān)鍵閾值,觸發(fā)類中太平洋型厄爾尼諾狀態(tài),導(dǎo)致沃克環(huán)流上升支東移,進(jìn)一步強(qiáng)化西風(fēng)異常并形成正反饋。與此同時(shí),南半球強(qiáng)迫加劇西太平洋的區(qū)域冷卻與下沉氣流,抑制深對流從而促進(jìn)干旱;此大氣調(diào)整亦使熱帶輻合帶持續(xù)北縮,導(dǎo)致中國南方及臺(tái)灣地區(qū)降水梯度顯著增強(qiáng)。
綜上所述,本研究闡明冰期大型冰蓋對ENSO變率具有抑制作用,而冰蓋消融一旦超越臨界閾值,季節(jié)輻射即成為主導(dǎo)間冰期西太平洋降水格局的關(guān)鍵因子。當(dāng)前赤道秋季日照正趨近季節(jié)最低值,這為理解熱帶太平洋海溫梯度的未來演變提供了關(guān)鍵視角:觀測顯示近百年來緯向海溫梯度呈“類拉尼娜型”增強(qiáng),而多數(shù)氣候模型則預(yù)測其將呈“類厄爾尼諾型”減弱。本研究不僅揭示了冰蓋消融與輻射強(qiáng)迫在氣候轉(zhuǎn)型期的協(xié)同作用機(jī)制,也為調(diào)和當(dāng)前觀測與模擬之間的分歧、更準(zhǔn)確理解ENSO變率的長期行為與未來響應(yīng)提供了古氣候依據(jù)。

圖3 B?lling–Aller?d暖期西太平洋水文氣候驅(qū)動(dòng)機(jī)制概念模式圖
論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所黃杰副研究員和楊再寶博士,通訊作者為黃杰副研究員和瑞典隆德大學(xué)陸正遙副教授。研究獲國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等資助。
論文信息:
Jie Huang?*, Zaibao Yang?, Zhengyao Lu*, Shiming Wan, Fengming Chang, Shuai Zhang, Hanjie Sun, Xiaochuan Ma, Anchun Li, Tiegang Li, 2026. Persistent El Ni?o-like conditions over the western Pacific during the B?lling–Aller?d interstadial. Commun. Earth Environ. 7, 22. https://doi.org/10.1038/s43247-025-03053-y
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