东亚季风区石笋δ^(18)O解译:基于夏季风与夏季风降雨的思考

近些年,对于东亚季风区石笋δ^(18)O的气候环境指示意义的争论较多,主要在东亚季风区石笋δ^(18)O代表夏季和风强度、夏季风降水还是水汽源变化。基于中国东部华北地区降水与长江中下游地区降水反相变化和长江中下游地区降水与菲律宾海降水反相变化(遥相关),从年际-年代际到千年-轨道尺度对石笋δ^(18)O与夏季风降水、厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的相互关系进行了探讨分析。通过对比石笋δ^(18)O记录与华北和梅雨区降水,发现石笋δ^(18)O偏负对应华北降水增加,梅雨区降水减少;石笋δ^(18)O偏正对应华北降水减少,梅雨区降水增加。这种对应关系不仅存在年际-年代际尺度,而且在千年-轨道尺度同样存在,石笋δ^(18)O不仅反映夏季风强弱变化,同时与中国东部区域降水关系是明确对应的。通过降水的空间相互关系,发现ENSO活动主要通过影响中国东部降水的空间分布格局而作用于石笋δ^(18)O。La Ni a态导致南海及菲律宾海对流加强,西太副高位置偏北,长江中下游地区梅雨期缩短,华北夏季降水增加,东亚季风区石笋δ^(18)O偏负。El Ni o态,南海和菲律宾海对流受到抑制,西太副高位置南移,长江中下游地区梅雨期延长,华北夏季降水减少,东亚季风区石笋δ^(18)O偏正。另外,水汽源分析发现,菲律宾海水汽输送对东亚季风区降水及降水δ^(18)O贡献相对较小。因此,综合分析认为,东亚季风区石笋δ^(18)O主要反映了亚洲夏季风的强弱变化。

重庆金佛洞石笋记录的410 ka弱季风事件

冰消期或冰期由于冰盖消融引起淡水排放,容易造成不同纬度之间海洋-大气传输的异常,由此引发一系列或明显或不明显的千年级气候突变事件,如Younger Dryas(YD,新仙女木)和类似YD事件。MIS11c(深海氧同位素11阶段)作为当前全新世的最佳参照物之一,对期间可能发生的类YD事件及触发机制的研究有助于认识极端气候事件的发生规律。文章通过对重庆金佛洞石笋J33δ^(18)O序列记录的研究结果显示:(1)在MIS11间冰期盛期之前,亚洲季风气候区石笋揭示了一次发生于410 ka BP左右的千年尺度弱季风事件;(2)410 ka弱季风事件与YD事件均发生于间冰期盛期之前季风逐渐增强过程中以及北半球夏季太阳辐射上升阶段,期间都发生了AMOC(大西洋经向翻转环流)扰动,除了在变化幅度、冰量条件等方面有些差异,事件的持续时间、内部结构、变化模式相似;(3)410 ka弱季风事件主要受太阳辐射和AMOC共同驱动主导,持续较强的变暖进程加速了格陵兰冰盖融化并导致了冰盖的不稳定,淡水持续注入北大西洋,造成短暂的AMOC振荡。AMOC的减弱使得北大西洋上空产生了冷异常,通过大气遥相关作用导致了较弱的ASM(亚洲夏季风)。

华北石笋记录的深海氧同位素阶段(MIS)7e时期百年尺度季风崩溃事件

由于缺乏高分辨率的古气候记录,深海氧同位素阶段(Marine Isotope Stage,MIS)7e期间(倒二间冰期第一个峰值时期)是否存在百年尺度气候波动,目前仍不清楚.本研究提供了一条华北地区年代际分辨率的石笋δ^(18)O记录,时间跨度为242.3~236.8ka BP,涵盖了MIS7e时段.通过将该石笋记录与同一洞穴已发表的石笋记录结合,合成了KLSδ^(18)O记录.从倒三冰消期至MIS7e时期,KLSδ^(18)O呈下降趋势,与北半球夏季太阳辐射的上升趋势一致,进一步强调了北半球夏季太阳辐射在冰期/间冰期转换中的重要作用.倒三冰消期比MIS7e时期出现了更多大幅度、千年至百年尺度的同位素波动,说明冰盖的消退有助于气候异常的发生.新的石笋δ^(18)O记录显示,MIS7e时期发生了4次百年尺度的夏季风崩溃事件,分别发生在~242.1、~240.8、~239.3和~238.2ka BP,表明间冰期内部气候的不稳定性是普遍存在的.由于缺乏MIS7e时期太阳活动和淡水排放数据,尚无法对这些快速气候异常的驱动因素做出结论性判断.借鉴早全新世期间亚千年尺度气候异常的动力机制,初步推测淡水注入北大西洋和/或太阳辐照度的降低引起的经向翻转流减弱可能是MIS7e内部气候突变事件的潜在驱动因子.此外,降低的太阳辐照度也可能通过低纬过程引起气候异常.