海洋所在晚第四紀東亞季風降水演化研究方面取得進展

　　近日，中國科學院海洋研究所萬世明團隊與瑞典隆德大學、西安交通大學和自然資源部第一海洋研究所合作，在Communications Earth & Environment上在線發表了晚第四紀東亞季風降水演化方面的最新研究成果。該研究基于沖繩海槽北部IODP鉆孔沉積物，對東亞北部40萬年以來的降水歷史進行了定量重建，結合古氣候模型模擬，發現太陽輻射是驅動東亞北部降水演化的主要因素，這向傳統的高緯冰量驅動理論提出了挑戰。

　　地球圍繞太陽公轉過程中，接收的太陽輻射量變化受到三個軌道要素的調控，即偏心率、斜率和歲差。從晚春-早夏開始，隨著北半球太陽輻射量的增加，亞洲大陸與印度洋-太平洋之間的溫度-壓力梯度逐步加大，形成自海洋吹向陸地的夏季風。由于地球軌道要素中的歲差所引起的30°N處日射變幅最大，約占整體變化的96%，因此夏季風變化理論上應主要受歲差驅動，且其變化周期應為2萬年。絕大多數古氣候模擬結果驗證了這一理論。然而，與之相對立地，大多數經典的夏季風重建記錄如黃土磁化率等卻具有很強的10萬年周期，科學家認為其受到北半球高緯冰量的調控。為何實際觀測與理論和模型不同？是季風演變自身的特殊性，還是替代指標的指代性存疑？幾十年來這些問題一直困擾古氣候研究領域。 

　　該研究基于沖繩海槽北部IODP U1429鉆孔沉積物，在查明沉積物為黃河輸入的基礎上，應用現代黃河流域沉積物硅酸鹽風化指標建立的風化-溫度-降水模型，定量重建了40萬年以來我國北方的降水演化歷史。與模擬結果一致，該研究重建的北方降水記錄顯示出很強的2萬年周期。通過綜合對比，研究發現我國南方和東南亞西部的降水變化卻以10萬年周期為主。進一步研究表明，我國北方降水主要發生在夏季，因此與夏季太陽輻射變化密切相關。但南方除了夏季降水之外，春秋季降水同樣占比很大，冰期時春秋季南方水汽輻合作用增強，使得當地年降水凸顯了冰量變化的信號。而東南亞西部降水則主要受到與冰量變化相關的海平面變化，以及水汽輸送等過程的影響，因此也顯示出較強的冰期-間冰期旋回。 

　　該研究強調了太陽輻射在東亞降水中的重要驅動作用，從季節性降水的角度探討了高緯冰量與低緯太陽輻射在東亞水文氣候中的相互作用。以往東亞區域的大多數降水記錄多反映的是年降水，但卻被用來解釋夏季風降水。研究認為，如果在年降水以夏季降水為主的區域，年降水可以近似指示夏季降水；但在春秋季降水占比較大的區域，將其簡單解釋為夏季降水就會存在很大不確定性。這可能也是東亞區域諸多降水記錄存在差異的一個重要原因。 

　　相關研究工作得到國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項、瑞典FORMAS研究委員會基金的資助。