《研究发现极地冰盖控制南亚季风变化》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2023-04-18
  • 近日,自然资源部第一海洋研究所(以下简称海洋一所)科研人员在南亚季风演化及驱动机制研究方面取得新进展。研究成果以“1200万年以来南亚夏季风的减弱与南北半球间冰盖的扩张有关”为题,在国际知名学术期刊《自然通讯》上在线发表。该研究阐明了极地冰盖是控制中新世以来构造尺度上南亚季风变化的重要机制,为季风演化的全球变冷观点提供了重要证据。
    亚洲季风是全球气候系统的重要组成部分,其形成、演化和驱动机制在全球变化研究中备受关注。许多研究表明,亚洲季风最晚在早中新世就已形成,然而早中新世以来亚洲季风演化的驱动机制却尚未明晰,主要观点包括青藏高原隆升、全球变冷、特提斯海的退缩以及大气二氧化碳变化的影响。在这几个观点中,全球变冷这一观点受到了广泛关注,但全球变冷通过何种机制来影响亚洲季风演化仍不清楚。
    研究团队通过对国际大洋钻探计划航次获得的位于马尔代夫内海的岩心中碎屑组分的锶、钕同位素进行研究,建立了过去1200万年以来的风尘、物源和季风演化历史。物源研究表明,钻孔中风尘物质主要来源于非洲东北部和阿拉伯半岛,其次为印度沙漠。前人基于现代观测及东北印度洋表层沉积地球化学的研究表明,来自非洲东北部和阿拉伯半岛的风尘物质只能由夏季风输运到马尔代夫内海。结合数值模拟,研究人员认为南、北半球冰盖的不对称演化可通过影响哈德莱环流/热带辐合带的经向移动以及马斯克林高压和印度低压之间气压梯度来控制南亚夏季风的演化。

    该项成果由海洋一所海洋地质与成矿作用重点实验室姚政权研究员、石学法研究员,中国科学院地质与地球物理研究所郭正堂研究员,中国科学院地球环境研究所李新周研究员,以及德国汉堡大学、印度国家海洋研究所等国内外合作者共同完成。

    本项研究得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者攀登计划等项目的资助。

  • 原文来源:https://www.mnr.gov.cn/dt/hy/202304/t20230412_2781067.html
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    • 近日,自然资源部第一海洋研究所在南亚季风演化及驱动机制研究方面取得新进展。研究成果以“12 Ma以来南亚夏季风的减弱与南北半球间冰盖的扩张有关(Weakening of the South Asian summer monsoon linked to interhemispheric ice-sheet growth since 12 Ma)”为题,在国际知名学术期刊《Nature Communications》上在线发表。该项成果由我所海洋地质与成矿作用重点实验室姚政权研究员、石学法研究员,中国科学院地质与地球物理研究所郭正堂研究员,中国科学院地球环境研究所李新周研究员及德国汉堡大学、印度国家海洋研究所等国内外合作者共同完成。 亚洲季风是全球气候系统的重要组成部分,其形成、演化和驱动机制在全球变化研究中倍受关注。许多研究表明,亚洲季风最晚在早中新世就已形成,然而早中新世以来亚洲季风演化的驱动机制却尚未明晰,主要观点包括青藏高原隆升、全球变冷、特提斯海的退缩以及大气CO2变化的影响。在这几个观点中,全球变冷这一观点受到了广泛关注,但全球变冷通过何种机制来影响亚洲季风演化仍不清楚。 研究团队通过对国际大洋钻探计划IODP 359航次获得的位于马尔代夫内海的U1467岩芯中碎屑组分的锶、钕同位素进行研究,建立了过去12 Ma以来的风尘、物源和季风演化历史。物源研究表明,钻孔中风尘物质主要来源于非洲东北部和阿拉伯半岛(Nd同位素值偏正),其次为印度沙漠(Nd同位素值偏负)。前人基于现代观测及东北印度洋表层沉积地球化学的研究表明,来自非洲东北部和阿拉伯半岛的风尘物质只能由夏季风输运到马尔代夫内海。U1467钻孔沉积物中Nd同位素的高值指示了南亚夏季风的增强,将更多来自非洲东北部和阿拉伯半岛的物质输运到研究区。因此Nd同位素可以反映南亚夏季风的强度。根据εNd的变化,发现12 Ma以来南亚夏季风呈现“两步式”减弱的变化趋势,与深海氧同位素指示的冰盖变化及全球不同纬度海区海表温度变化一致。结合数值模拟,研究人员认为南、北半球冰盖的不对称演化可通过影响哈德莱环流/热带辐合带的经向移动以及马斯克林高压和印度低压之间气压梯度来控制南亚夏季风的演化。 该研究阐明了极地冰盖是控制中新世以来构造尺度上南亚季风变化的重要机制,为季风演化的“全球变冷”观点提供了重要证据。 自然资源部第一海洋研究所姚政权研究员于2015年参加了国际大洋钻探计划 IODP359航次,航次的主要目标是揭示东北印度洋碳酸盐台地序列与南亚季风演化,本项研究成果即是利用该航次样品资料获得的,研究工作同时得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者攀登计划、中国IODP等项目的资助。 论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-023-36537-6。
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    • 近日,海洋试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室于兆杰副研究员和万世明研究员利用国际海洋全球变化计划(IMAGES,中法合作西菲律宾海)在西菲律宾海采取的高质量沉积物岩芯首次重建了2.36个百万年以来高分辨率的东亚夏季风的降水演化历史,并以此指标为基础整合了南海大洋钻探ODP 1146站和位于黄土高原的黄土磁化率降水指标,首次揭示第四纪以来热带太平洋类ENSO系统相位变动对东亚夏季风降水在经向和纬向上的不同控制作用。该项成果揭示亚洲季风的演化历史及西太平洋沉积记录在气候环境长期变化中的关键作用对于预测未来气候变化对人类活动的影响具有重要的意义,也是目前国际气候变化研究的热点之一。 在长时间尺度上,类ENSO系统相位的变动主要受控于东西赤道太平洋温度梯度差。研究发现,当东西赤道太平洋温度梯度差较大时,类ENSO系统相位趋向于拉尼娜模态,此时Walker环流的强度较强,该环流的上升分支(也就是降雨带分支)被压迫在东亚低纬度地区,从而导致该地区的降水显著增加,而此时东亚中纬度黄土高原地区降水显著减少,东赤道太平洋地区则由于较强的Walker环流驱动强烈的上升流混合(富含营养物质的底层水上涌)而促使生产力勃发;相反地,当东西赤道太平洋温度梯度差较小时,类ENSO系统相位趋向于厄尔尼诺模态时,上述情况如跷跷板一样出现相反的情况。 目前主流观点认为,地球高纬度的气候变化,尤其是冰盖体积的变化是主导中更新世地球气候从41千年周期演变为100千年周期的主要原因。海洋试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室于兆杰副研究员和万世明研究员通过进一步研究轨道时间尺度的赤道太平洋气候变化,提出了一个新的假说。类ENSO系统可能通过控制北大西洋翻转流和Hadley环流自热带向高纬度地区传输热的量从而影响全球轨道气候周期的变化。类ENSO系统可能起到类似于热带气候变化的“放大器”的作用,将热带气候系统较小的扰动放大,通过海洋和大气环流的传输进而影响全球的气候变化。后续更多时间和空间尺度的证据将有待进一步研究和挖掘。 本项研究得到了中国科学院海洋所“优秀青年”启动基金(于兆杰),国家相关人才计划(万世明),海洋试点国家实验室“鳌山人才”计划项目(万世明)的支持。 具体文章请参考: 1. Zhaojie. Yu (*), Wan, S., Colin, C., Song, L., Zhao, D., Huang, J., Li, T. (2018). ENSO-like modulated tropical Pacific climate changes since 2.36 Myr and its implication for the Middle Pleistocene Transition. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 19. https://doi.org/10.1002/2017GC007247 原文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/2017GC007247 2.Zhaojie. Yu(*), Wan, S., Colin, C., Yan, H., Bonneau, L., Liu, Z., et al. (2016). Co-evolution of monsoonal precipitation in East Asia and the tropical Pacific ENSO system since 2.36 Ma: New insights from high-resolution clay mineral records in the West Philippine Sea. Earth and Planetary Science Letters, 446, 45–55 原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X16301868