2018年5月25日,美国Science杂志以研究论文形式(Research
Article)刊登了美国亚利桑那大学Warren
Beck教授和中国科学院地球环境研究所周卫健院士共同领导的团队在利用中国黄土10Be重建古降水研究中取得的最新成果——“黄土10Be记录的55万年以来东亚季风降水变化历史”(A
550,000-year record of East Asian monsoon rainfall from 10Be in
loess)。这是中美伙伴团队经过长达十多年的合作,在黄土10Be环境示踪领域取得的一项原创性科学成果。

南海作为西太平洋最大的边缘海,冬季在东北风的驱动下形成逆时针表层洋流,沉积亚洲内陆风蚀作用带来的粉尘;而夏季在东南风的驱动下形成顺时针表层洋流,接受邻近陆地高降雨量产生的风化剥蚀产物。因此,南海新生代沉积物为研究低纬亚洲季风形成和演化提供了理想材料。南海新生代沉积物的精细年代标尺是研究低纬亚洲季风的基础。如何建立南海新生代沉积物的精细年代标尺一直是南海古海洋学和古气候学研究的焦点问题。

皇家88平台注册 1

中国科学院地球环境研究所敖红博士及其合作者通过对南海ODP
1143站5Ma以来沉积物中底栖有孔虫δ18O记录和夏季风记录(赤铁矿与针铁矿比值,Hm/Gt)进行轨道调谐,建立了南海5Ma以来沉积物的高分辨率天文年代标尺,并在此基础上获得了低纬度亚洲季风在上新世至更新世演化特征的新认识。对比5Ma以来ODP
1143站的底栖有孔虫δ18O和Hm/Gt夏季风记录发现,低纬夏季风的周期旋回变化与冰期/间冰期旋回并不一致。Hm/Gt反映的夏季风在5Ma以来都是由20kyr周期主导,而δ18O反映的冰期/间冰期旋回在约1Ma以前由40kyr周期主导,在这之后由100kyr周期主导。这表明低纬夏季风不存在1Ma左右的气候转型,即著名的中更新世气候转型(mid-Pleistocene
transition,MPT)。这进一步暗示了中更新世气候转型可能与高纬冰量的变化有关。低纬季风在轨道尺度上的旋回变化主要由太阳辐射驱动产生,受高纬冰量影响较小,因此很难产生明显的中更新世气候转型事件。传统观念认为夏季风在冰期都比较弱,在间冰期都比较强。然而南海Hm/Gt记录以及石笋δ18O记录表明中国南方的夏季风并不这样。在中国南方的冰期也能产生较强的夏季风,间冰期也能产生较弱的夏季风。此外,南海Hm/Gt记录还表明低纬亚洲夏季风从2.8Ma开始变化幅度增加,整体上并存在长期持续减弱的趋势,这可能与北半球冰量的增加有关。

图1 周卫健院士向美国亚利桑那大学Warren Beck教授介绍黄土地层

该研究结果近期发表于第四纪地质与环境研究领域权威国际期刊Quaternary
Science Reviews
(Ao, H. 皇家88平台注册,et al., 2011. An updated astronomical
timescale for the Plio-Pleistocene deposits from ODP Site 1143 and new
insights into Asian monsoon evolution. Quaternary Science Reviews, 30,
1560-1575)。

据该论文的共同通讯作者周卫健院士介绍,中美合作团队对采集自中国黄土高原南部的中更新世以来黄土样品,利用超高灵敏度加速器质谱,开展宇宙成因核素10Be测试分析与示踪研究,首次定量重建了黄土高原所代表的亚洲季风区,最近55万年以来的降水变化历史,突破了以往在多数研究中主要应用一些气候代用指标定性描述干湿气候变化历史的局限。通过综合对比三宝洞石笋氧同位素、底栖有孔虫δ18O所代表的全球冰量、红海古海平面、北纬65°N夏季太阳辐射以及南北半球夏季30°N-30°S太阳辐射梯度记录,研究人员论证了南北半球低纬夏季太阳辐射梯度是驱动亚洲季风气候的首要因素。

皇家88平台注册 2

图2
55万年以来黄土10Be示踪的降雨量与三宝洞石笋氧同位素、北纬65°N夏季太阳辐射、红海古海平面和底栖有孔虫δ18O比较

相关文章