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我室通过石笋氧同位素揭示我国中部过去百年降水季节性变化

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时间:2021-06-25  来源:文本大小:【 |  | 】  【打印

  近几十年来,在全球变暖背景下,季节性极端降水事件的发生频率与强度日趋增加,亚洲季风区成为受其影响最大的地区之一。深入研究季风区降水的季节分配和变化规律,对于我国应对气候变化与可持续发展策略的制定与实施,具有至关重要的意义。然而,已有地质记录由于测年精度及代用指标分辨率的问题,难以揭示历史时期降雨的季节性变化

  最近,我室谭亮成研究员课题组对秦岭南部祥龙洞高分辨率(~0.16年)的年纹层石笋δ18O序列进行了研究,评估了δ18O季节变化幅度(年循环内最正值与最负值的差异)作为降水季节性变化指标的潜力。基于此重建了过去百年我国中部地区的降水季节性变化序列,讨论了太平洋年代际涛动(PDO)对降水季节性的可能影响。主要取得以下几点认识:

  (1)受降水氧同位素以及洞穴温度的影响,石笋δ18O呈现显著的季节变化(图1)。在夏季风时期(5-10月),石笋δ18O值偏负,并与白色疏松层相对应。相反,在非夏季风时期(11-次年4月),石笋δ18O值偏正,与暗色致密层相对应。其年循环内最正值与最负值的差异(Δ18O则反映了气候的季节性变化。

   

  1: A)祥龙洞石笋XL21δ18O序列,蓝点与红点分别代表年旋回内最负值与最正值.Bδ18O年旋回放大图.

   

  2通过与器测资料对比,发现Δ18O与夏季风与非夏季风降雨量比值SM/NSM rainfall ratio呈显著负相关(图2),进一步证实Δ18O是重建降水季节性变化的可靠指标。两者之间的负相关关系可能受控于洞穴补给机制,在此洞穴补给模型中,XL21主要由SM降雨补给(图3)。在夏季风时期,石笋δ18O主要SM降水δ18O影响,逐渐偏负。而在非夏季风时期,SM降水储存在上覆蓄水池与NSM降水一起维持洞穴滴水(图3)。因此,SM降雨量越多时,δ18O最负值和最正值都越小。但是,在NSM时期,随着具有偏正δ18O特征的NSM降雨的加入,其相对SM降雨比例的增加导致δ18O最正值相应增大,这将导致Δ18O的增加,造成Δ18OSM/NSM降雨量的负相关关系。

 

  

   

  2Δ18OB)序列与其他器测资料的对比

 

  3Δ18O PDO具有很好的对应关系(图2),在PDO暖(冷)相位,我国中部夏季风降水增多(减少),非夏季风降水减少(增加),导致夏季风与非夏季风降水比值增加(减少),Δ18O值降低(增加)。揭示我国中部地区降水季节性变化受年代际海气相互作用影响显著,凸显多尺度气候变化研究的重要性。

   

   

  3:石笋XL21的概念补给模型

   

  该研究揭示高分辨率石笋在重建地质时期降水季节性变化的潜力,有助于深入理解我国中部降水季节变化特征、规律及驱动机制。研究成果做为Invited Research Article近日发表在《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》上。论文第一作者为博士生林方园,通讯作者为谭亮成。研究得到国家自然科学基金委员会重大项目课题(41991252)和中国科学院战略性先导科技专项(XDB40000000)的联合资助。

  

  全文详见:Fangyuan Lin, Liangcheng Tan*, Gang Xue, Xing Cheng, Haiwei Zhang, Hai Cheng, R. Lawrence Edwards, Tianli Wang, Dong Li, Yongli Gao, Zhisheng An. Seasonality of precipitation recorded in a modern (1907-2008) annually laminated stalagmite from central China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2021, 576:110489. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2021.110489

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