近日，中國(guó)科學(xué)院邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室向榮研究員團(tuán)隊(duì)在熱帶輻合帶降水范圍對(duì)全球氣候變化響應(yīng)方面取得了最新進(jìn)展，提出末次冰消期冷期熱帶輻合帶降水范圍顯著收縮新觀點(diǎn)，為未來(lái)預(yù)測(cè)熱帶地區(qū)降水對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)提供了重要科學(xué)依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表于Nature Communications (《自然·通訊》)上，楊藝萍副研究員為論文的第一作者，張?zhí)m蘭研究員和向榮研究員為通訊作者。
熱帶輻合帶（ITCZ）是一條位于赤道附近上空的狹長(zhǎng)帶狀區(qū)域，其特點(diǎn)是低氣壓、強(qiáng)對(duì)流和大量降水。這個(gè)帶狀區(qū)域具有明顯的季節(jié)遷移特性，對(duì)熱帶和亞熱帶地區(qū)的水循環(huán)有著重要影響。因此，研究熱帶輻合帶降水變遷機(jī)理對(duì)于預(yù)測(cè)未來(lái)東亞季風(fēng)降水及其對(duì)全球變暖的響應(yīng)有重要科學(xué)意義。
末次冰消期指約1.2-2.0萬(wàn)年前，是地球上末次冰期向溫暖的全新世過(guò)渡的一個(gè)時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，北半球高緯度地區(qū)的氣候出現(xiàn)了多次冷暖交替變化。關(guān)于熱帶水文氣候如何響應(yīng)北半球高緯地區(qū)氣候的冷暖變化，學(xué)術(shù)界存在一些爭(zhēng)議。普遍認(rèn)為，海因里希Ⅰ(Heinrich Stadial I)冷期時(shí)（約1.50-1.90萬(wàn)年前），熱帶輻合帶的降雨帶向南半球遷移，導(dǎo)致北半球熱帶和亞熱地區(qū)的降水減少，氣候變得非常干旱。
研究人員通過(guò)集成分析大量的亞洲季風(fēng)區(qū)南、北半球兩側(cè)的古氣候記錄，并發(fā)現(xiàn)南半球的熱帶和亞熱帶地區(qū)的降水在海因里希Ⅰ時(shí)并沒(méi)有顯著增多。然而，熱帶印度洋地區(qū)的古海洋記錄卻非常有限，這限制了我們對(duì)亞洲季風(fēng)區(qū)熱帶水文氣候?qū)θ驓夂蜃兓憫?yīng)的理解。據(jù)此，研究人員通過(guò)分析位于孟加拉灣南部熱帶海區(qū)的深海沉積鉆孔（I106孔）中的浮游有孔蟲殼體Mg/Ca比值和氧同位素來(lái)重建該區(qū)的降水演化過(guò)程。該鉆孔位于東印度洋熱帶降雨帶的核心區(qū)域，浮游有孔蟲Globigerinoides ruber主要生活在表層海水，能很好地記錄表層海水的溫度和海水氧同位素（δ18Osw）（鹽度指標(biāo)）變化，從而反映東印度洋熱帶地區(qū)表層海水鹽度及其相關(guān)的降水變化（圖2）。
圖1 熱帶東印度洋I106孔浮游有孔蟲殼體記錄的氧同位素、Mg/Ca及其重建的Mg/Ca-溫度和海水氧同位素變化
圖2 熱帶東印度洋地區(qū)的現(xiàn)代表層海水鹽度與海水氧同位素之間呈非常好的線性關(guān)系。
研究表明，亞洲季風(fēng)區(qū)南、北兩側(cè)在海因里希Ⅰ的早期（約1.83-1.63萬(wàn)年前）時(shí)都非常干旱（圖3），但在北半球熱帶低緯地區(qū)（約3-9°N）的降水卻異常增多（圖3，圖4）。研究認(rèn)為，歐亞冰蓋率先融水引起的全球平均溫度下降和熱帶厄爾尼諾活動(dòng)加強(qiáng)，是導(dǎo)致熱帶輻合帶降水范圍縮小的主要驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
“我們本次研究的重要貢獻(xiàn)在于發(fā)現(xiàn)了熱帶輻合帶降水范圍在末次冰消期海因里希Ⅰ的早期出現(xiàn)了縮小的現(xiàn)象，挑戰(zhàn)了過(guò)去普遍認(rèn)為的熱帶輻合帶的降雨帶在該時(shí)期向南半球遷移的觀點(diǎn)，并分析了歐亞冰蓋融水對(duì)熱帶氣候影響的機(jī)制過(guò)程” 楊藝萍介紹說(shuō)，這項(xiàng)研究為熱帶水循環(huán)研究以及預(yù)測(cè)未來(lái)熱帶地區(qū)降水對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)提供了新思路和重要基礎(chǔ)。
圖3 亞洲季風(fēng)區(qū)海因里希Ⅰ的早期（約1.83-1.63萬(wàn)年前）時(shí)的古水文氣候記錄分布圖。
綠色圓圈代表濕潤(rùn)氣候；白色圓圈代表干旱氣候；紅色箭頭代表夏季環(huán)流(SMC)；藍(lán)色箭頭代表冬季環(huán)流(WMC)；白色虛線為表層海水鹽度分布。SEC為南赤道流；ITF為印尼貫穿流。
圖4 亞洲季風(fēng)區(qū)的熱帶低緯在海因里希Ⅰ的早期（約1.83-1.63萬(wàn)年前）時(shí)的濕潤(rùn)古氣候記錄
該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所十四五重大項(xiàng)目等支持。
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