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科研动态
代表成果
海洋试点国家实验室在晚第四纪东亚冬季风演化空间差异及驱动机制方面取得重要进展
来源:海洋地质过程与环境功能实验室     通讯员:胡珊     2019-07-02 16:40:55
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近日,国际地学刊物Geophysical Research Letters(简称GRL,Top 5%)于2019年6月11日在线发表了海洋试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室博士后赵德博(第一作者)、万世明研究员(通讯作者)、石学法研究员等与德国亥姆霍兹基尔海洋科学研究中心(GEOMAR)、德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所-亥姆霍兹极地与海洋研究中心(AWI)等合作的最新研究成果“Asynchronous variation in the Quaternary East Asian winter monsoon associated with the tropical Pacific ENSO-like system”( 热带太平洋类ENSO过程驱动的第四纪东亚冬季风空间差异性演化)。他们通过对东亚边缘海沉积记录和模拟发现晚第四纪东亚冬季风具有空间差异演化的特点,其主要受到低纬太平洋类ENSO过程的驱动。


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以前普遍观点认为,第四纪东亚冬季风演化主要由北半球高纬度气候变化(如北半球高纬冰量、北大西洋冰融水事件)驱动。然而值得注意的是,诸多基于中国黄土、东亚东部边缘海以及南海沉积记录所重建的东亚冬季风演化历史却不尽相同,表现出一定的空间差异性。这用传统的高纬驱动理论是无法解释的。实际上,在现代过程中,除了北半球高纬度气候的影响之外,东亚冬季风演化还受到低纬度气候过程,即厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响。通常,低纬太平洋厄尔尼诺(El Niño)过程的发生可以导致东亚北部冬季风相对增强,但南部却减弱,造成冬季中国北方相对较冷,但南方却较暖的现象。相反,拉尼娜(La Niña)过程的出现则会导致东亚南部出现异常强盛的冬季风,从而使我国南方出现冷冬。如2008年1月我国南方出现的大范围冰雪灾害就发生于强拉尼娜年。那么在长时间尺度上,热带类ENSO过程能否驱动东亚冬季风的这种空间差异演化仍是未知。


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亚洲-西太平洋冬季表层风场及研究站位图


东亚东部边缘海沉积物输运具有“夏储冬输”的模式,表现为东亚大陆河流入海沉积物主要在冬季风的作用下被搬运到东部陆架区及深海。因此,利用东亚东部边缘海沉积物输入通量可以重建地质历史上的东亚冬季风演化历史。研究人员以国际综合大洋钻探计划(IODP)346航次在冲绳海槽北部钻取的U1429站位的沉积岩芯为研究材料,前期通过粘土矿物和Sr-Nd-Pb同位素追踪了末次冰期以来粘土粒级沉积物的源区(Zhao et al., 2017, G-Cubed)。在此基础上,利用高分辨率粘土矿物和黄河沉积物输入通量,首次重建了东亚东部边缘海区域过去30万年以来的冬季风演化历史。


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过去30万年以来东亚不同区域冬季风演化及与各气候要素的对比


研究结果显示,过去30万年以来冬季风在东海和南海呈现反向演化的长期趋势,而全新世以来的指标重建与模拟结果也都显示出了同样的现象。考虑到单一的北半球高纬冰量变化无法驱动东亚冬季风的这种空间差异演化,并结合现代过程中ENSO对东亚冬季风的影响,研究人员提出了类ENSO过程的控制作用。在长时间尺度上,当热带太平洋趋于类厄尔尼诺过程时,冬季风在东亚东部边缘海区域增强,而在南海减弱;而当趋于类拉尼娜过程时则相反。该研究首次揭示了热带低纬过程对于第四纪东亚冬季风空间差异演化的驱动作用。在全球变暖所造成的极端厄尔尼诺和拉尼娜发生频率升高的背景下,东亚冬季风空间差异演化可能将导致东亚南、北部更多的极端冷冬或暖冬的出现。因此,本研究不仅加深了我们对于气候变化低纬驱动理论的认识,同时对于东亚区域将来的气候预测也有重要的指示意义。


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全新世东亚不同区域冬季风演化及与各气候要素的对比


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ENSO驱动东亚冬季风空间差异演化模式图


本项研究得到了海洋试点国家实验室“鳌山人才”计划项目、国家自然科学基金、中国博士后科学基金等的支持。


论文出处:

1. Zhao, D., Wan, S.M.*, Song, Z., Gong, X., Zhai, L., Shi, X., Li, A. Asynchronous variation in the Quaternary East Asian winter monsoon associated with the tropical Pacific ENSO-like system. Geophysical Research Letters, 2019, 46, DOI: 10.1029/2019GL083033.

原文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019GL083033

2. Zhao, D., Wan, S.M. *, Toucanne, S., Clift, P. D., Tada, R., Révillon, S., et al. Distinct control mechanism of fine-grained sediments from Yellow River and Kyushu supply in the northern Okinawa Trough since the last glacial. Geochemistry Geophysics Geosystems, 2017, 18(8), 2949–2969.

原文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/2016GC006764


(责任编辑:刘苗)

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