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冰芯和海洋沉積記錄冰期時段的氣候快速變化,但鮮有關于溫暖間冰期氣候突變的演化特征與機理的報道。探究過去溫暖期氣候突變的特征和機理,是預估未來變化趨勢以及應對極端氣候事件的重要前提。渭河盆地鉆孔揭示更新世間冰期季風氣候快速變化,為理解全球變暖引起的極端事件頻發(fā)提供了歷史相似型理解。
近日,中國科學院地球環(huán)境研究所研究團隊聯合比利時、美國、瑞士、澳大利亞等的學者,在受東亞季風影響顯著的渭河盆地,通過環(huán)境鉆探獲取512米高質量鉆孔巖芯,開展了磁性地層、沉積環(huán)境、古氣候變化等方面研究,旨在重建高分辨率更新世亞軌道-千年尺度東亞季風變化歷史。
巖芯古地磁結果記錄了布容/松山極性轉換界限以及Jaramillo和Olduvai極性亞時巖心底部年齡約1.95 Ma。粒度參數變化表明,對湖平面波動響應敏感的平均粒徑和細顆粒組分含量,均表現出冰期-間冰期至千年尺度變化特征。沉積相分析顯示,鉆孔頂部25米為次生黃土,下部為濱-淺湖和三角洲前緣的交互相沉積。
戶縣鉆孔粘土含量變化反應了季風降水影響的湖面波動,表現出顯著的亞軌道和千年尺度波動。類似的半歲差信號在東亞其他湖泊記錄中均有顯示,但1/4歲差和千年尺度波動在戶縣巖芯記錄中更為清晰。間冰期季風氣候表現出不穩(wěn)定性特征,與兩半球低緯夏季風太陽輻射極大值驅動相關,不同于北大西洋深海沉積記錄的氣候突變事件冰期加劇。
數值模擬結果表明,間冰期半歲差尺度季風氣候變率與兩半球低緯地區(qū)夏季太陽輻射極大值相關,北半部球夏季輻射直接影響海陸熱力差異加強夏季風,而南半球夏季輻射則通過影響跨赤道的潛熱和水汽輸送增強夏季風。但是,1/4歲差和千年尺度的季風變率無法同低緯動力過程直接相連。
渭河盆地高分辨率的地質記錄,為預測未來更為頻發(fā)的極端氣候事件提供了線索。深海氧同位素階段11和全新世的氣候變化對比表明,若無人類活動干擾,當前溫暖期至少持續(xù)1.2萬年,但季風強度將在2千年后減弱,且伴隨極端干旱事件發(fā)生。
相關研究成果發(fā)表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。研究工作得到國家自然科學基金、深地國家科技重大專項、國際大陸科學鉆探計劃等的支持。
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