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地质地球所等揭示全新世我国南北方存在500年准周期不同步的季风降水变化过程

2020-11-12 地质与地球物理研究所
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  我国季风区降水正经历由20世纪70年代之前的“北涝南旱”过渡为20世纪70年代之后“南涝北旱”的气候状态,对我国社会、经济和农业产生影响。然而,我国现今季风区降水的演化格局是在地质历史时期长期演化背景下而形成。由于自然气候系统的复杂性和模拟预估的不确定性,以及人类器测温度记录仅有近百年历史,因此,要客观认识百年来季风气候变化的过程和规律,需从更长时间尺度的自然气候变化历史中去了解:近万年来的东亚季风变化是否受到千-百年尺度自然周期的影响?现今南旱北涝或北旱南涝的气候格局演变,是否叠加了自然周期的气候过程?

  中国科学院地质与地球物理研究所古生态学科组副研究员徐德克与国内科研人员合作,选取我国东部季风区高精度定年和高分辨率的古气候记录——东北玛珥湖年纹层花粉记录和长江中游地区洞穴石笋磁性矿物记录。研究表明,东北地区和长江中游地区存在不同步的千、百年季风降水变化(图1)。东北地区孢粉记录反映了9260年以来周边植物花粉种类的变化,揭示出适应强夏季风降水存在千年尺度和500年准周期性变化(图2、图3):在千年尺度上,夏季风降水强盛期出现在~7000-5500 cal yr BP,减弱期出现在~1400-300 cal yr BP;在500年周期上,降水强盛期先后出现在~8630-8370、~8080-7820、~7550-7280 cal yr BP等时段(图2、图3)。石笋磁性矿物记录揭示出8580年以来长江中游地区的季风降水变化,在千年尺度上,季风降水减弱期出现在~7000–5500 cal yr BP,强盛期出现在~1400–300 cal yr BP;在500年周期上,降水强盛期先后出现在~8560-8320、~8070-7820、~7570-7090 cal yr BP等时段(图2、图3)。在千年尺度变化过程中,两个地区存在明显反向变化模式;在500年周期相位上,长江中游地区滞后东北地区约几十年到200年之间。我国南北方降水千-百年尺度不同步的现象与低纬度地区厄尔尼诺南方涛动的的频率密切相关。

  此外,研究还发现,我国南北方500年气候周期,是叠加在全新世气候总体变化趋势上的(图2)。根据全新世总体趋势以及在500年自然气候周期背景下,未来200年,东北地区将终结200年的暖湿气候条件,长江中游地区将迎来更丰沛的季风降水。

  相关研究成果以Asynchronous 500-year summer monsoon rainfall cycles between Northeast and Central China during the Holocene为题,发表在Global and Planetary Change上。研究工作得到科技部国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项(A类和B类)、国家自然科学基金和云南省高端人才项目的支持。

  论文链接 

图1.小龙湾与和尚洞位置图

图2.小龙湾栎属花粉与和尚洞磁性矿物记录

  图3.小龙湾和和尚洞时间序列分析对比结果。(a)带通滤波(b)小波交叉谱在500年周期上,东北地区降水强盛期先后出现在~8630-8370,~8080-7820,~7550-7280,~6990-6640,~6380-6130,~5940-5780,~5590-5340,~5080–4790,~4520-4260,~4000-3750,~3510-3280,~3030-2800,~2570-2330,~2080-1830,~1580-1350,~1110–870,~620–360 cal yr BP 和 ~ 90 cal yr BP - ~2005 CE;长江中游地区降水强盛期先后出现在~8560-8320,~8070-7820,~7570-7090,~6850-6580,~6340-6080,~5870-5630,~5410-5170,~4930-4690,~4470-4220,~4000-3620,~3380-3130,~2890-2650,~2400-2160,~1930-1720,~1510-1290,~1050–820 和 ~ 560–330 cal yr BP

打印 责任编辑:张芳丹

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