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前沿科技 中科院等科学家合作研究揭示末次冰消

发布时间:2019-07-12

  原标题:前沿科技 中科院等科学家合作研究揭示末次冰消期以来东亚季风和印度季风对全球增温的响应及其机制

  亚洲季风系统是南北半球间重要的水汽和热量的传送带,为占世界一半以上人口的东亚和南亚地区提供了60%-80%的降水。因而,在未来全球变暖的背景下,即便是亚洲季风的微弱变化也会对季风区社会和经济产生深刻影响。

  亚洲季风系统主要由印度季风和东亚季风两支子系统组成,末次冰消期以来东亚季风和印度季风对全球增温的响应还存在争议。有些研究认为,受气候系统内部反馈的影响,二者变化不同步,全新世适宜期(Holocene Optimum)和最暖期(peak Holocene warmth)在印度季风区和东亚季风区的时间存在差异。另一些研究则认为,二者均受控于外部驱动——太阳辐射,变化基本一致。产生这些分歧的原因在于一些物理和化学的气候替代性指标有多解性,其气候意义存在争议。植被对水热变化敏感,是季风气候(水热同期)最直接的指标,因此研究印度季风区和东亚季风区的古植被记录,是解决该问题的有效途径。

  中国科学院科学家——地质与地球物理研究所新生代地质与环境研究室副研究员姜文英及合作者对横断山区云南云龙天池(印度季风区)和内蒙古巴彦查干湖(东亚季风区)的钻孔岩心进行了14C测年和孢粉分析,重建了末次冰消期以来的植被演替序列,探讨了印度季风和东亚季风对全球温度变化的响应及其机制。

  研究结果显示,横断山区云南铁杉(Tsuga dumosa)的最佳生长高度是2600-3000 m。由于云南铁杉花粉的个体较大,风的搬运距离小,大多分布在距离云南铁杉林带小于200米的垂直距离内(图1)。根据这个关系和云龙天池的孢粉记录,从18.6 kyr 至7.1 kyr横断山区云南铁杉植被带向上移动了至少650米498888王中王开奖结果!表明年均温度至少增加3.9度。在增温过程中,草本、落叶阔叶树和常绿阔叶树相继占据山地植被的主导地位,其中亚热带常绿阔叶树和暖温带针叶树在10-4 kyr之间占主导,峰值在7.1-6.4 kyr,表明印度季风区全新世适宜期集中在10-4 kyr,最暖期出现在7.1-6.4kyr(图2)。

  巴彦查干湖地区的植被与云龙天池不同,以草原植被为主,温带落叶阔叶树在10.5-5.5 kyr之间明显增加,峰值出现在6.8 kyr,表明东亚季风区全新世适宜期集中在10.5-5.5kyr,最暖期出现在6.8kyr(图2)。

  上述结果表明,末次冰消期以来印度季风和东亚季风在轨道尺度上是同步变化的,受控于太阳辐射和北半球冰盖共同作用的热带辐合带的向北移动(图2)。在未来增温1.5-2度的情况下,北半球冰盖进一步消融,无论是印度季风还是东亚季风均将加强,亚洲地区将变得更加湿润。

  未来增温对不同地区植被的影响不尽相同:横断山区云南铁杉将向更高海拔地区迁徙,其栖息地大大减少,其他高山植物的生存也将受到威胁;对我国北方而言,增温将导致落叶阔叶树显著增加。鉴于人类碳排放引发的温室效应还在加剧,加强生态监测和应对措施研究已迫在眉睫。

  图2 云南云龙天池植被记录(a-g)、内蒙古巴彦查干湖植被记录(h-l)、太阳辐射(m:红线)、劳伦泰冰盖面积(m:灰色区域)、海平面变化(n:红、绿、蓝)和热带辐合带(ITCZ)位置变化(n:黑)