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草石蚕所揭示国内中西边地区近二零零二年潮湿

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草石蚕所揭示国内中西边地区近二零零二年潮湿

百到十年尺度气候异常通常会导致严重的生命和财产损失,因此一直是备受关注的重要科学问题。地球环境研究所谭亮成博士及其合作者通过集成4条有绝对年代控制的历史文献和石笋氧同位素记录,重建了我国中北部地区最近1800年以来分辨率为10年的降雨变化序列。集成的降雨序列和模拟的华北地区降雨变化显著相关,与最近从山西所获得的湖泊沉积物降雨记录也有很好的一致性,说明其能很好的代表我国中北部地区的降雨变化。

青藏高原东南部是亚洲许多大型河流的发源地,包括长江、澜沧江-湄公河、怒江-萨尔温江等。同时,藏东南也是许多动植物种的栖息地,是一个生物多样性丰富的生态系统。该地区河流径流量的变化对于我国西南地区乃至中南半岛的社会、经济和生态环境都有非常重要的影响。因此,理解该地区百年-十年尺度,特别是历史暖期(如中世纪暖期、罗马暖期)季风降雨的变率及机制对于预估这些大型河流径流量的未来变化趋势有十分重要的意义。同时,该地区还处于“南方丝绸之路”的关键节点,气候变化对于理解“南方丝绸之路”的形成、发展和我国西南及东南亚、南亚地区历史时期文明交流也有重要作用。

该降雨变化序列和前人重建的温度变化序列在百到十年尺度显著正相关,说明近2000年我国中北部地区气候模式以暖湿-冷干为主。通过综合对比分析,他们进一步提出太阳活动能被云和紫外线等放大,显著加热地表,增加海陆热力差,加强东亚夏季风,导致雨带在北方停留时间增长,造成我国中北部地区降雨增加。

中科院地球环境研究所“一带一路”国际地球环境研究中心谭亮成研究员联合国内外同行,以四川南部神奇洞的2根石笋为研究对象,重建了整个青藏高原东南部过去2300年以来分辨率约5年的季风降雨变化历史。研究显示过去2300年以来,该地区季风降雨整体呈下降趋势,其上叠加有数个年代-百年尺度的波动事件。其中,两个最显著的湿润期发生于公元60-280和370-510年,而最干旱的时期则是最近200年。另外,还有一些多年代际尺度的干旱发生于公元前10-公元35年、公元740-840年、1160-1245年以及1550-1590年。进一步研究发现,都江堰修建的前半个世纪该区相对较湿润且降雨变化频繁;公元1160-1245年的异常大旱发生于大理国灭亡的前夕,可能极大削弱了大理国的国力,加速了其在蒙古入侵中的灭亡。

该研究成果近期发表于国际知名地学期刊Climate of the past上(Tan, L., et al. Climate patterns in north central China during the last 1800 yr and their possible driving force. Climate of the Past, 2011, 7: 685-692.)

通过对石笋记录进行频谱分析,研究人员发现了明显的373、187、22、12以及11年的周期,表明太阳活动对青藏高原东南部的季风降雨变化有显著影响。在过去千年中,青藏高原东南部季风降雨的增加均发生于太阳活动极小期,这和高原东北部地区在太阳活动极小期时降雨的减少不同。他们进一步集成了有精确年代控制的神奇洞石笋以及贵州七星洞石笋记录,建立了代表我国西南地区的过去2300年季风降雨变化序列,并和全国其它地区降雨记录进行对比。发现在小冰期和黑暗冷期,我国南方相对湿润而北方季风区相对干旱,西北内陆区湿润。相反,在中世纪暖期,南方相对干旱而北方季风区相对湿润,西北内陆区干旱。该研究结果证实了过去2000年暖期时“南旱北涝”而冷期时“南涝北旱”的结论。研究人员进一步探讨了这一降雨空间分布模式的驱动机制。提出在小冰期和黑暗冷期时,弱的太阳活动减少了亚洲大陆和西北太平洋的热力差,减弱了东亚夏季风的强度;同时,西风急流相对较强,导致西风南支北跳时间推迟,造成雨带更长时间的集中在南方,从而导致小冰期和黑暗冷期时南涝北旱的空间分布;反之,在中世纪暖期时,亚洲大陆和西北太平洋的热力差加大,东亚夏季风增强,而此时西风强度较弱,导致西风北跳提早,造成南旱北涝的空间分布。西南地区相对较干的中世纪暖期以及相对较湿的小冰期和黑暗冷期还和热带东太平洋的类厄尔尼诺以及拉尼娜状态有关。最近200年西南降雨的长期下降趋势和热带印度-太平洋海表温度的长期升高有关。

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该成果受陕西省杰出青年科学基金(2018JC-023)、国家重点研发计划“亚洲季风变异及突变事件”(2017YFA0603401)、中科院青促会以及中科院地球环境研究所“一带一路”项目的资助,目前发表于国际第四纪研究的知名期刊Quaternary Science Reviews上(Tan et al. High resolution monsoon precipitation changes on southeastern Tibetan Plateau over the past 2300 years. Quaternary Science Reviews, 2018, 195: 122-132)。

我国中北部地区近2000年降雨和温度变化对比

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神奇洞石笋氧同位素记录. SQ1 SQ7, SQ综合序列

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我国西南地区集成降雨记录与湖光岩玛珥湖TOC/N记录、中国中-东部洪涝指数记录、中国北-中部集成降雨记录、中国西北干旱区集成湿度记录、中国温度距平记录以及北半球温度距平记录的对比

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