印度季風(fēng)降水變率與機(jī)理研究取得新進(jìn)展

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本刊訊 中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所研究員蔡演軍和中科院院士安芷生等學(xué)者。聯(lián)合美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校和明尼蘇達(dá)大學(xué)等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的研究人員，對(duì)我國(guó)西南洞穴石筍記錄以及集成降水同位素的全球氣候模式模擬進(jìn)行研究，最新成果于2015年2月23日在線刊登于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。研究團(tuán)隊(duì)重建了過(guò)去25.2萬(wàn)年印度季風(fēng)降水的歷史和變率。并結(jié)合集成降水同位素的全球氣候模式模擬的結(jié)果、探討了印度季風(fēng)降水在冰期一間冰期、歲差周期和千年尺度的變化及其與東亞季風(fēng)區(qū)石筍記錄的異同和動(dòng)力機(jī)制。

印度季風(fēng)是全球最強(qiáng)盛的熱帶季風(fēng)氣候系統(tǒng)，其降水變化對(duì)南亞地區(qū)世界四分之一人口的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生著重要的影響。過(guò)去對(duì)印度季風(fēng)氣候變化的認(rèn)識(shí)大多來(lái)自對(duì)海洋沉積物的研究，主要是根據(jù)印度洋上涌流強(qiáng)度變化所指示的夏季風(fēng)風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)反演和重建。然而，對(duì)區(qū)域社會(huì)生存和發(fā)展至關(guān)重要的大陸季風(fēng)降水變率的研究卻較為薄弱。

已有海洋和黃土、湖泊等陸地記錄表明，包括印度季風(fēng)和東亞季風(fēng)在內(nèi)的亞洲季風(fēng)氣候變化不僅具有顯著的歲差周期，而且具有冰期一間冰期旋回（十萬(wàn)年周期）的波動(dòng)。這與東亞季風(fēng)區(qū)石筍δ¹⁸O記錄由歲差周期主導(dǎo)，缺少冰期-間冰期旋回波動(dòng)存在顯著差異。如何解釋東亞季風(fēng)區(qū)石筍記錄及其與其他沉積記錄之間的差異就成為當(dāng)前亞洲季風(fēng)氣候變化研究的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。位于我國(guó)西南的云南。其降水主要受季風(fēng)氣候影響且與印度北部和中印半島北部降水密切聯(lián)系?，F(xiàn)今降水的水汽源主要來(lái)源于孟加拉灣，且模擬結(jié)果表明，該地區(qū)水汽來(lái)源在末次盛冰期時(shí)也變化不大，因此該地區(qū)降水同位素組成的變化就較好地指示了印度季風(fēng)降水強(qiáng)度的變化。

通過(guò)對(duì)云南洞穴石筍進(jìn)行高精度鈾系測(cè)年和氧同位素組成分析，研究團(tuán)隊(duì)建立了過(guò)去25.2萬(wàn)年以來(lái)印度季風(fēng)降水的變化歷史，發(fā)現(xiàn)石筍δ¹⁸O記錄的印度季風(fēng)降水的變化不僅存在主導(dǎo)的歲差周期，而且具有顯著的冰期一間冰期旋回，揭示了印度季風(fēng)對(duì)冰量變化的顯著響應(yīng)；與集成降水氧同位素組成變化的全球大氣環(huán)流模式數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，研究團(tuán)隊(duì)提出云南石筍δ¹⁸O記錄與東亞季風(fēng)區(qū)石筍δ¹⁸O記錄在冰期一間冰期尺度上的差異，主要是由冰期-間冰期海平面變化及其導(dǎo)致的西太平洋大陸架的出露，引起中國(guó)東部降水不同水汽源貢獻(xiàn)及其同位素組成發(fā)生顯著變化，而在印度季風(fēng)影響區(qū)水汽源變化不大的差異所致。這一研究結(jié)果對(duì)于深刻認(rèn)識(shí)和理解東亞季風(fēng)區(qū)石筍δ¹⁸O記錄，調(diào)和石筍δ¹⁸O記錄和海洋、黃土等亞洲季風(fēng)記錄的矛盾具有重要意義。