亞洲季風如何起源演化?中法學者最新研究提出曆經兩節點三階段

2022年09月22日20:04

中新網北京9月22日電 (記者 孫自法)亞洲氣候以東部濕潤季風氣候和西部乾旱氣候為典型特徵,影響著世界上超過一半人口的生活。其中,對全球氣候影響最大的亞洲季風如何起源演化、與青藏高原隆升有何關聯、未來研究方向是什麼等問題,備受學界關注。

  中國科學院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)22日發佈消息說,該所方小敏研究員領銜新生代環境團隊並聯合法國雷恩大學紀堯姆·杜蓬·尼韋(Guillaume Dupont-Nivet)教授、巴黎大學弗雷德里克·弗魯托(Frédéric Fluteau)教授、蘭州大學聶軍勝教授等學者最新研究提出,亞洲季風演化以距今4100萬年和2600萬年兩個節點為界,主要經曆熱帶季風主導、季風顯著增強並形成類似現代季風系統格局、季風-乾旱環境穩定建立三個發展階段。

重建的不同時期氣候分佈格局:淺綠色為季風濕潤區,黃色為乾旱區。 中科院青藏高原所 供圖
重建的不同時期氣候分佈格局:淺綠色為季風濕潤區,黃色為乾旱區。 中科院青藏高原所 供圖

  中法合作研究團隊從有精確年代控製的典型盆地岩性變化、氣候環境記錄、高原隆升記錄及模型模擬四個方面著手,對近20年來相關科研進展進行綜合集成歸納與分析,從時空變化上提出亞洲季風北進的兩個節點和演化的三個階段。這項重要研究成果論文近日在國際專業學術期刊《自然綜述:地球與環境》在線發表。

  論文第一作者、中科院青藏高原所吳福莉研究員介紹說,亞洲季風由東亞季風和南亞/印度季風組成。上世紀,學界獲得東亞季風於晚漸新世至中新世之交形成(距今約2500萬-2200萬年)的初步認識;進入本世紀以來,隨著地層測年手段不斷進步和氣候代用指標的長足發展,學界對亞洲季風起源時間的認識往前推進至始新世甚至古新世(距今約3400萬-6600萬年)。同時,與亞洲季風形成發展密切相關的青藏高原隆升研究,也更加深入和細化,對其認識也由晚期(晚中新世-上新世)整體性抬升向早期(古新世-漸新世/中新世)各塊體分階段差異性隆升演進。因此,系統總結和集成現有研究進展,釐定亞洲季風形成演化及其與青藏高原差異隆升的關係已成為亟待解決的科學問題。

代表性盆地/剖面岩性記錄半定量反演的亞洲氣候時空演化。 中科院青藏高原所 供圖
代表性盆地/剖面岩性記錄半定量反演的亞洲氣候時空演化。 中科院青藏高原所 供圖

  中法學者通過本次合作研究認為,亞洲季風演化以距今4100萬年和2600萬年兩個節點為界,主要經曆了三個發展階段:一是約4100萬年之前為熱帶季風主導階段,季風氣候主要分佈在北緯20-22度以南,發展主要受赤道輻合帶擺動控製,其以北的亞洲大陸廣大地區主要受副熱帶高壓影響,氣候炎熱乾旱;二是距今約4100萬年時,隨青藏高原中部唐古拉山脈等區域的快速隆起,殘留特提斯海和副特提斯海的急速退卻,陸地面積及海陸熱力差異增大,季風顯著增強,並推進至亞熱帶南部(雲南,北緯約26度一帶),之後,季風可能受天體軌道各週期疊加導致的太陽輻射脈衝式顯著升高驅動,間歇性反複向北推進亞洲腹地,至晚漸新世(距今約2600萬年)時,可能受高原中部低地區域隆起、高原南部喜馬拉雅山的生長以及全球增溫的聯合驅動,季風快速向西北方向推進至西藏班戈/倫坡拉-甘肅臨夏-蘭州一線,進入溫帶可達北緯約36度以北區域,類似現代季風系統格局形成;三是距今約2600萬年之後,季風-乾旱環境演化僅表現出在已形成格局基礎上的強弱變化。

亞洲氣候重組與高原隆升的全球影響。 中科院青藏高原所 供圖
亞洲氣候重組與高原隆升的全球影響。 中科院青藏高原所 供圖

  亞洲氣候和青藏高原隆升關係未來如何進一步開展研究?中法學者在綜述論文中提出,需要從關鍵區域更多更可靠的精細記錄和更高精度與可靠邊界條件控製的數值模擬兩方面結合入手,通過深入研究,剖析亞洲季風的時空演化與驅動機制。同時,應繼續採用古地磁輔助火山灰測年、宇宙核素測年等手段精細測定代表性盆地地層年代;增加關鍵地點、關鍵時段的多種氣候指標記錄;提供更多更可靠的高原隆升曆史和古高度記錄,尤其是青藏高原北側和東北側的記錄;應在模擬方面大力發展地球系統模型,通過增加模塊、提高數據解像度以及精確模擬邊界條件等,提高大氣-陸地-海洋模型耦合精度,為瞭解亞洲氣候時空上的演化細節及機制提供更多更準確的證據和模型限定。

中科院青藏高原所方小敏研究員在青藏高原科考途中,介紹一處高原地質地貌。 中新社記者 孫自法 攝
中科院青藏高原所方小敏研究員在青藏高原科考途中,介紹一處高原地質地貌。 中新社記者 孫自法 攝

  論文通訊作者方小敏研究員特別強調,亞洲季風演化反過來也對全球氣候變化產生重要影響,其在2600萬年前加強,導致喜馬拉雅地區侵蝕和矽酸鹽風化加劇,並影響濕潤地區的風化和有機碳埋藏。此外,中亞乾旱化增加的粉塵排放,也會通過增強反照率、卷雲形成和海洋生產力等形式,對全球氣候產生巨大影響。

  他指出,近年來,極端洪澇和乾旱事件的頻發,不但嚴重影響人們的經濟生活,也危及人類賴以生存的自然環境,瞭解亞洲氣候的形成與演化可為未來氣候預測、生態環境治理及防災減災提供參考和依據。(完)

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