研究亮点 正式出版 版本 5 Vol 10 (2) : 210 2019
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探寻中更新世气候转型之谜
: 2019 - 03 - 11
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第四纪以来(距今260万年)地球气候经历了大幅的冰期-间冰期波动,最引人注目的是距今1.2—0.7 Ma(百万年)期间冰盖消长、海温变化等由对称的4万年波动转变为不对称的10万年旋回,简称为中更新世转型(Mid-Pleistocene Transition,MPT)。2005年美国《Science》杂志在庆祝创刊125周年之际,公布了未来亟需解决的125个重要的科学难题,其中“What causes ice ages?是什么引发了10万年冰期旋回? ”,与中更新世气候转型密切相关。经典的米兰科维奇理论认为北半球高纬夏季太阳辐射是驱动全球气候变化的主要诱因,然而,具有准10万年周期的偏心率引起的太阳辐射变化甚微,不足以导致10万年冰期气候旋回的发生。因此,中更新气候转型及10万年冰期旋回出现的诱发机理,一直是困扰古气候研究的迷题。
近10年来,中科院地球环境研究所孙有斌研究员团队与美国和比利时科学家合作,聚焦黄土高原西北部巨厚的黄土沉积,通过环境钻探获取了靖远430米高质量岩心,结合古地磁、26Al/10Be定年和黄土-古土壤地层对比构建黄土发育的年代标尺。利用高分辨率黄土碳酸盐碳同位素(δ13 CIC)记录,重建了过去1.7 Ma以来季风降水影响的植被变化,揭示出在1.2 Ma以前以2万年周期为主,到0.7 Ma以后表现为混合的10万、4万和2万年周期,显著不同于深海氧同位素和太阳辐射的周期演化。通过数值模拟实验,揭示出轨道强迫、冰盖及CO2浓度对温度和降水变化的影响存在空间差异,就中国北方而言,温度变化由岁差和CO2调控,而降水则主要受岁差影响,中更新世之后的冰盖扩张和CO2浓度降低,抑制了耦合的季风-植被演化对太阳辐射的直接响应。
2019年1月21日,Nature Communications《自然-通讯》杂志在线发表了中国科学院地球环境研究所孙有斌研究员团队与比利时和美国科学家合作完成的研究论文“Diverse manifestations of the Mid-Pleistocene climate transition”。该论文提出了“中更新世气候转型多样性表现”的新概念,强调了冰盖消长和温室气体浓度变化会改变地球气候系统尤其是低纬水文循环对外部强迫的响应,为理解过去季风变化机理和预测未来气候变化趋势提供了新视角。该工作得到科技部重点研发计划(2016YFA0601902)和国家自然科学基金项目(41472163,41525008,41572164)的支持。
稿件与作者信息
孙有斌
sunyb@ieecas.cn
出版历史
出版时间: 2019年3月11日 (版本5
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地球环境学报
Journal of Earth Environment