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持续的全球变暖正在改变着水热格局和生态环境演化。由于器测资料时间跨度短和气候模式模拟的不确定性,未来它们将如何变化尚不清楚。末次冰消期是距今最近的地质增温期,可视为研究这一问题的历史相似型。陆生软体动物—蜗牛对环境的水热变化特别敏感,而且黄土高原保存有丰富的蜗牛化石,为研究这一问题提供了难得的地质载体。

中国科学院地球环境研究所气候变化集成-模拟-同化-预测团队(CLIMAP)对黄土高原东南缘灵宝地区末次冰消期以来的两个黄土剖面开展了系统的蜗牛化石种属组合研究。结果表明该地区以喜暖湿蜗牛种类占优势,指示了整体气候相对温暖湿润(图1)。蜗牛群落组合对特征时段的气候波动响应敏感:(1)末次消冰期(~19-11.5 ka BP)喜冷干种蜗牛数量逐步减少,群落逐渐扩大,气候由冷干向暖湿过渡;(2)早中全新世(~11.5-5.5 ka BP)喜暖湿种蜗牛占主导,群落组成稳定,物种丰富度和均匀度最高,气候温暖湿润;(3)中晚全新世(~5.5-0 ka BP)喜冷干种蜗牛数量增多,物种多样性显著减少,气候转向干凉(图1和2)。喜暖湿种蜗牛数量与北半球夏季太阳辐射强度基本同步变化 (~16 ka BP),但早于该剖面全新世古土壤的形成 (~8 ka BP),表明末次冰消期灵宝地区的东亚夏季风降水大幅增强滞后于冰消变暖约8 ka(图3)。这可能由于冰消初期北大西洋大量冰川融水造成大西洋径向翻转环流(AMOC)强度减弱,从而抑制了东亚季风降水快速增强。这项研究揭示了自然增温背景下东亚季风区气候和生态环境演变特征,为探索区域水热对全球气候变化的响应机制提供关键性地质背景证据。

该成果近期在国际学术期刊Quaternary Science Reviews上发表。西安交通大学博士研究生贾雅娜为第一作者,地球环境研究所联合培养导师晏宏研究员为通讯作者,董吉宝副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2023YFF0804804)、崂山实验室科技创新项目(LSKJ202203300)和中科院战略性先导 科技专项(XDB 40000000)等项目的共同资助。

Jia, Y. N., Yan, H., Dong, J., Kang, S., Wang, G., Liu, C., Zhang, Q., Dodson, J., 2024. Hydrothermal and eco-environmental evolution on the southeastern Chinese Loess Plateau since the last deglaciation: evidence from terrestrial mollusk records. Quaternary Science Reviews, 331, 108648.

https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2024.108648

图1 灵宝地区GBB和GB21剖面蜗牛化石喜暖湿种 (绿色) 和喜冷干种 (橘色) 百分含量、个体总数和CONISS与平均粒径 (MGS) 的变化。

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图2灵宝地区GBB和GB21剖面蜗牛化石物种多样性指数与格陵兰NGRIP冰芯δ18O记录对比图 (Vinther et al., 2006)。灰色阴影条带指示H1事件。

图3 灵宝地区GBB和GB21剖面蜗牛化石数量、磁化率和平均粒径与多指标对比图。

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