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全新世温度之谜一直深受古气候研究学者的高度关注, 到底是 指标的季节性偏差,还是空间代表性偏差导致的?目前并不清楚。 已有研究表明 全新世温度的差异不仅存在于海陆记录之间,而且存在于不同区域的记录中。中亚干旱区对于全球升温异常敏感, 但是 该地区的全新世温度记录还相对较少, 其 百年尺度气候冷事件的 记录稀少且 不全面,因此重建该地区的高分辨率全新世温度记录是分析该地区全新世温度变化调控机制以及解析全新世温度谜题至关重要的一环。

基于此,中国科学院地球环境研究所周卫健院士团队在我国西北干旱区获取了两个高分辨率泥炭剖面,并结合近几十年的现代过程分析定量重建了全新世暖季温度变化历史(图1),通过汇总现有的温度重建定量记录,获得了中亚干旱区全新世暖季温度变化的综合曲线,结果显示早和晚全新世温度相对较高,中全新世温度明显降低,分析认为全新世温度在轨道尺度上主要受控于太阳辐射变化和温室气体强迫(GHG,图2)。此外,高分辨率的温度变化历史共记录了17次与太阳活动减弱有关的百年尺度气候冷事件的发生,其中早全新世和晚全新世的冷事件降温更为明显,推测可能与NAO(北大西洋涛动)负相位下叠加北大西洋冰筏事件导致的西风带增强有关(图3)。

该研究表明中亚干旱区的全新世温度不仅受轨道尺度的太阳辐射变化的调控,还受温室气体强迫,太阳活动以及相应的海-陆-气环流变化的影响。该成果强调了温室气体强迫和西风带对中亚干旱区全新世温度变化的影响,为深入理解中亚干旱区全新世温度变化机制以及解析全新世温度之谜提供了新的视角。

图1 本研究中现代过程分析和温度重建结果。(A)阿勒泰气象站暖季(M-S)和冷季(D-F)的平均气温、年平均气温和年降水量记录(1954-2000年)和KNS剖面1950-2010年的腐殖化度记录。(B)根据图A中的数据得出的腐殖化度与暖季(5-9月)温度之间的线性关系。(C)在ALT(黑色实线)和KNS(红色实线)剖面重建的温度记录。灰色虚线表示平均温度。红色和黑色虚线分别表示ALT和KNS剖面温度记录的长期趋势。红色和橙色填充三角形表示ALT和KNS剖面的AMS放射性碳年龄控制点。

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图2 (a)中亚干旱地区(蓝线)、CCSM3模型(黑线)和基于孢粉重建的(红线,Zhang 等,2022 )的全新世暖季温度对比。红色阴影表示重建中95%的不确定性。实线表示从相同地理位置提取的模拟结果。(b)在TraCE-21ka模型下全强迫和单强迫下模拟的中亚干旱地区的夏季气温变化趋势。包括轨道变化(ORB,紫色)、冰盖(ICE,绿色)、大气温室气体(GHG,橙色)、融水通量(MWF,棕色)和全强迫模拟(ALL,黑色)。图中对比了中亚干旱地区重建的全新世暖季温度变化(蓝线)和50N太阳辐射变化(红色虚线)。

图3 阿尔泰山暖季温度与北大西洋的古气候重建结果对比。(a)根据中亚干旱地区泥炭腐殖化程度(ALT、KNS)得出的阿勒泰山脉暖季温度的去趋势记录。(b)根据摩洛哥北部石笋δ18O记录(Cha1、Cha2和GP2)得出的西地中海去趋势的降雨指数(Ait Brahim 等,2019)。(c)基于丹麦西部沿海风吹砂的风暴指数(Goslin 等,2018)。(d)北大西洋洋流活动和副极地涡旋(SPG)活动(Thornalley 等,2009)。(e)基于亚速尔群岛附近沉积物岩芯中 Globigerinoides ruber(G. ruber w.)丰度(Repschla ger 等,2017)得到的AF位置和STG范围。(f) 北大西洋冰筏记录(Ait Brahim 等,2019;Bond 等,1997,2001)。数字表示八次Bond事件的时间。蓝色曲线表示50年平滑。青色阴影表示阿勒泰山脉异常寒冷事件发生的时期,在年龄不确定范围内这些事件与北大西洋冰流增强相吻合。

上述研究成果于2024年2月9日正式在国际学术期刊Quaternary Science Reviews上发表。该研究主要得到中国科学院战略性先导专项(XDB4000000),中国自然科学基金委(42302214,41730108,41930321),中国科学院国际合作项目(132B61KYSB20170005),中国科技部重点项目(2019YFC1509100),陕西省青年基金(2023-JC-QN-0304),黄土与第四纪国家重点实验室(SKLLQG2136)等项目的共同资助。

Zhao, Haiyan, Weijian Zhou, Peng Cheng, Xuefeng Yu, Yubin Wu, Peixian Shu, Feng Xian, et al. “Holocene Temperature and Cold Events Recorded in Arid Central Asian Peatlands.” Quaternary Science Reviews 328 (March 15, 2024): 108538. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2024.108538.

文章链接:https://authors.elsevier.com/c/1iZkv-4PS9tQE.