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研究揭示青藏高原地区全新世温度重建的季节性偏差

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研究揭示青藏高原地区全新世温度重建的季节性偏差

2022-3-8 10:00| 发布: |来自: 南京地理与湖泊研究所

摘要:   全新世是距现今最近、与现代人类社会关系最密切的地质时期。了解全新世以来气候变化对于理解现代全球变暖至关重要。然而,目前学术界对全新世温度变化趋势的认识还存在重大分歧。大量古气候重建记录显示,全新世 ...
  全新世是距现今最近、与现代人类社会关系最密切的地质时期。了解全新世以来气候变化对于理解现代全球变暖至关重要。然而,目前学术界对全新世温度变化趋势的认识还存在重大分歧。大量古气候重建记录显示,全新世温度变化多呈整体下降的趋势,但是古气候模拟结果却表明,全新世温度变化呈整体上升趋势。这一现象被称之为“全新世温度谜题”。对于这一矛盾,有研究认为可能与古气候重建使用的代用指标的季节性偏差有关。
  为此,中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员薛滨团队选取青藏高原东南缘横断山脉-小型高山冰蚀湖-错恰湖,基于甘油二烷基甘油四醚酯(GDGTs)指标,利用湖泊单点校正方程,定量重建了末次冰消期以来(19 ka BP)温度变化序列。由于此次研究点地处低纬度高海拔地区(~3960 m a.s.l.),冬季存在结冰现象(冰层将隔离水温与气温),因而湖泊自生的GDGTs主要记录无冰期(春夏秋季)的温度变化。重建结果显示,19 ka以来温度整体呈变暖趋势,升温幅度~4℃,其中冰消期升温~3℃,全新世升温~1℃。
  为了调查全新世季节性温度变化的模式及机制,研究综述了青藏高原地区16条定量温度记录,其中6条覆盖冰消期(图1)。在冰消期时段,重建的古温度不存在季节性差异,均呈现一致的升温趋势,这可能受控于全球冰量消减和温室气体增加。但是在全新世期间,不同季节温度变化的趋势差异显著,如夏季温度呈整体下降的趋势,冬季温度呈整体上升的趋势,而年均温变化趋势则较为复杂(图2)。
图1 青藏高原地区研究点(红色为本研究点,黄色为综述的研究点)   
图2 青藏高原地区全新世不同季节代用指标重建温度记录
  通过比对年均温数据,发现这些年均温记录的不一致性主要与湖泊冰封期长短有关。对于低海拔地区的非结冰湖泊,代用指标重建的温度可以真实地反映年均温变化,呈现一致的升温趋势。相反,高海拔地区的结冰湖泊,由于结冰季节的湖泊水温与气温隔离,代用指标重建的温度实际仅反映无冰季节的温度变化。譬如海拔相对较低的湖泊(如错恰湖和听命湖),无冰季节主要为3-10月(约春夏秋季节),重建的温度呈微弱升温趋势;而海拔更高的湖(如陵苟错、班公错等),无冰季节主要为5-9月,重建的温度呈早/晚全新世高温、中全新世低温模式。
图3 青藏高原地区不同季节重建温度集成与模型模拟对比
  此外,研究根据代用指标重建温度的季节性差异,集成了全新世不同季节的温度变化序列,并与研究点平均的TraCE21ka瞬态模拟结果非常一致(图3)。通过TraCE21ka全强迫与单强迫模拟结果对比,发现青藏高原地区全新世温度变化主要受当地季节性太阳辐射驱动,而长期增加的温室气体对温度变化起到调控作用(如增强升温、抵消降温甚至反转温度变化趋势)。
图4 青藏高原地区全新世重建温度模式与驱动机制概念图
  研究利用“结冰现象”梳理了青藏高原地区目前已有的较为零散的全新世温度重建记录,发现指标重建的温度记录存在明显的季节性差异,即随着海拔的增加,重建的温度记录从“类年均温”模式逐渐过渡至“类夏季温”模式。青藏高原地区全新世不同季节的温度变化受到当地季节性太阳辐射和二氧化碳协同调制(图4)。研究揭示青藏高原地区全新世温度重建的季节性偏差。
  研究成果近期以Seasonal imprint of Holocene temperature reconstruction on the Tibetan Plateau为题发表在Earth-Science Reviews上。研究工作得到中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。
研究揭示青藏高原地区全新世温度重建的季节性偏差  |  责任编辑:晓木虫

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