我院赵成教授课题组利用分子化石同位素获得亚洲季风演化的重要证据

发布者:何华春发布时间:2021-06-13浏览次数:10


近日,国际知名学术期刊《Geophysical Research Letters》在线发表了我院赵成教授课题组关于亚洲季风降水重建及动力学机制的最新成果。

亚洲季风系统是全球最强大的季风系统,也是影响范围广的大气环流系统之一,其长期演化过程及动力学机制是学术界关注的前沿热点。最近二十年,以我国学者为主的科学家利用石笋氧同位素等代用指标重建了不同时间尺度东亚季风的演变序列,成为了研究地球气候系统长期演变的重要参考。然而,在南亚季风区,由于缺少连续的石笋氧同位素序列,并且石笋记录的古气候学意义仍存在较大争议,限制了对亚洲季风系统演变规律的认识。

针对这一问题,赵成教授课题组选择南亚季风影响下的云南泸沽湖,通过精确测量湖相沉积物中保存的陆源高等植物叶腊的分子化石,探究湖泊沉积物叶腊氢同位素的气候指示意义。研究发现,湖泊沉积物叶腊氢同位素主要来源自大气降水,能够指示季风降水的同位素变化。他们在高质量碳十四年代标尺的基础上,构建2.8万年以来连续的叶腊氢同位素高分辨率序列;结合目前国际上领先的TraCE21ka古气候瞬态模拟结果,发现泸沽湖叶腊氢同位素序列能够指示季风槽涡度指数变化(图1)。进一步研究表明,自印度次大陆延伸至菲律宾的季风槽可能是调控南亚季风区降水同位素变化的关键因素(图2),特别是南亚-西太平洋这一区域夏季的强对流过程引起的水汽同位素分馏,可能是控制大范围亚洲季风降水同位素变化的关键过程。

这项工作利用陆源高等植物叶腊分子化石的氢同位素,获得了2.8万年以来南亚季风区降水同位素序列,为揭示这一区域水文气候变化规律提供了重要证据(图1)。此外,研究证实了南亚地区湖泊叶腊氢同位素序列与东亚季风区石笋氧同位素记录具有高度同步演变的特征,并结合古气候模拟,为进一步厘清同位素指标的气候学意义提供了重要参考。

本研究由我院赵成教授(第一和通讯作者)、南京信息工程大学程军副教授以及中科院等单位科研人员合作完成,参与研究工作的还有我院沈吉教授和博士生王菁菁同学。沈吉教授和赵成教授团队长期从事湖泊环境、生态和古气候定量重建研究,这次他们发表的泸沽湖研究成果,是长期研究积累的最新发现。

这项研究得到国家重点研发计划(项目名称:过去气候变化定量化重建方法与区域气候重建)、中科院先导专项和国家自然科学基金等项目联合资助。

1.重建的泸沽湖叶腊氢同位素(蓝色,本研究)与董歌-葫芦-三宝洞石笋氧同位素序列(a),TraCE21ka模拟的季风槽涡度(b)和其它相关季风指数(c-f

2. 研究区及现代气候状况,红色五角星为泸沽湖所处位置,东西向深红色粗线为季风槽的位置



论文信息: Zhao, C., Cheng, J., Wang, J., Yan, H., Leng, C., Zhang, C., Feng, X., Liu, W., Yang, X., & Shen, J. (2021). Paleoclimate significance of reconstructed rainfall isotope changes in Asian monsoon region. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL092460.

论文链接:https://doi.org/10.1029/2021GL092460