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姜文英等-GRL:末次冰消期以來東亞季風和印度季風對全球增溫的同步響應
2019-05-20 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  亞洲季風系統是南北半球間重要的水汽和熱量的傳送帶,為占世界一半以上人口的東亞和南亞地區提供了60%-80%的降水。因而,在未來全球變暖的背景下,即便是亞洲季風的微弱變化也會對季風區社會和經濟產生深刻影響。 

  亞洲季風系統主要由印度季風和東亞季風兩支子系統組成,末次冰消期以來東亞季風和印度季風對全球增溫的響應還存在爭議。有些研究認為,受氣候系統內部反饋的影響,二者變化不同步,全新世適宜期(Holocene Optimum)和最暖期(peak Holocene warmth)在印度季風區和東亞季風區的時間存在差異。另一些研究則認為,二者均受控于外部驅動——太陽輻射,變化基本一致。產生這些分歧的原因在于一些物理和化學的氣候替代性指標有多解性,其氣候意義存在爭議。植被對水熱變化敏感,是季風氣候(水熱同期)最直接的指標,因此研究印度季風區和東亞季風區的古植被記錄,是解決該問題的有效途徑。 

  中國科學院新生代地質與環境研究室姜文英副研究員及合作者對橫斷山區云南云龍天池(印度季風區)和內蒙古巴彥查干湖(東亞季風區)的鉆孔巖心進行了14C測年和孢粉分析,重建了末次冰消期以來的植被演替序列,探討了印度季風和東亞季風對全球溫度變化的響應及其機制。 

  研究結果顯示,橫斷山區云南鐵杉(Tsuga dumosa)的最佳生長高度是2600-3000 m。由于云南鐵杉花粉的個體較大,風的搬運距離小,大多分布在距離云南鐵杉林帶小于200米的垂直距離內(圖1)。根據這個關系和云龍天池的孢粉記錄,從18.6 kyr 7.1 kyr橫斷山區云南鐵杉植被帶向上移動了至少650米,表明年均溫度至少增加3.9度。在增溫過程中,草本、落葉闊葉樹和常綠闊葉樹相繼占據山地植被的主導地位,其中亞熱帶常綠闊葉樹和暖溫帶針葉樹在10-4 kyr之間占主導,峰值在7.1-6.4 kyr,表明印度季風區全新世適宜期集中在10-4 kyr,最暖期出現在7.1-6.4 kyr(圖2 

  巴彥查干湖地區的植被與云龍天池不同,以草原植被為主,溫帶落葉闊葉樹在10.5-5.5 kyr之間明顯增加,峰值出現在6.8 kyr,表明東亞季風區全新世適宜期集中在10.5-5.5 kyr,最暖期出現在6.8 kyr(圖2)。 

  上述結果表明,末次冰消期以來印度季風和東亞季風在軌道尺度上是同步變化的,受控于太陽輻射和北半球冰蓋共同作用的熱帶輻合帶的向北移動(圖2)。在未來增溫1.5-2度的情況下,北半球冰蓋進一步消融,無論是印度季風還是東亞季風均將加強,亞洲地區將變得更加濕潤。 

  未來增溫對不同地區植被的影響不盡相同:橫斷山區云南鐵杉將向更高海拔地區遷徙,其棲息地大大減少,其他高山植物的生存也將受到威脅;對我國北方而言,增溫將導致落葉闊葉樹顯著增加。鑒于人類碳排放引發的溫室效應還在加劇,加強生態監測和應對措施研究已迫在眉睫。   

1 高黎貢山現代表土云南鐵杉花粉含量隨海拔的變化 

2 云南云龍天池植被記錄(a-g)、內蒙古巴彥查干湖植被記錄(h-l)、太陽輻射(m:紅線)、勞倫泰冰蓋面積(m:灰色區域)、海平面變化(n:紅、綠、藍)和熱帶輻合帶(ITCZ)位置變化(n:黑)     

  研究成果發表于GRL。(Jiang W, Leroy S A G, Yang S, et al. Synchronous strengthening of the Indian and East Asian monsoons in response to global warming since the last deglaciation[J]. Geophysical Research Letters, 2019, 46: 3944–3952. DOI: 10.1029/2019GRL082084)(原文鏈接 

 
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