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全新世东亚夏季风降水定量重建及其机制分析

1、第四纪地质与全球变化 > 专题5：晚更新世—全新世东亚环境演变记录

东亚夏季风是地球气候系统的重要组成部分，它给中国东部、日本、韩国等地带来了大量的降水，影响着世界10多亿人口的生产和生活。在过去的几十年里，东亚夏季风雨带南移，造成“南涝北旱”的格局，严重制约了农业社会经济的发展。但是，我们仍然不知道这种变化是人类排放温室气体引起，还是气候系统内部的自然变率。距今约10–5 ka的全新世大暖期，在某种程度上可以类比21世纪的全球变暖。因此，为了预测未来东亚夏季风降水的变化，了解全新世东亚夏季风降水的时空变率显得至关重要。过去对东亚季风气候的认识主要基于石笋氧同位素（δ18O）记录。但是，由于中国东部地区δ18O与降水的复杂关系，石笋δ18O的解释还存在争议。此外，我们也不知道东亚夏季风降水在全新世大暖期比现在增加或减少了多少。为解决上述科学问题，作者通过对长江下游太湖西部湖沼沉积物的高分辨率孢粉分析、AMS 14C测年，结合东亚花粉数据库和现代气候数据集，采用花粉–气候关系模型定量重建了长江下游12 ka以来的年降水和夏季降水。结果表明：在全新世大暖期，长江下游的夏季降水比现在高出30%左右。定量重建揭示的全新世东亚夏季风降水演变模式与中国南方石笋δ18O系列及其他指标记录一致，但与中国北方干旱/半干旱区沙漠、黄土和湖泊记录揭示的降水最大值出现在中全新世的模式显著不同。为解释这种时空差异，作者采用TraCE-21 ka古气候瞬变模拟评估了太阳辐射、全球冰量、温室气体和淡水强迫对东亚夏季风降水变率的贡献。模拟揭示：中国北方的夏季降水对全球冰量和淡水强迫更加敏感，全新世早期北半球高纬残余的冰量和淡水注入大西洋引起温盐环流改变，抑制了中国北方的夏季降水直接响应于太阳辐射的驱动，导致降水最大值滞后于太阳辐射峰值。研究发现：在~2 ka BP的时候，温室气体强迫超越了太阳辐射强迫，引起长江下游夏季降水异常增加。晚全新世ENSO频率增加可能导致了中国“南涝北旱”的降水格局。此外，降水定量重建表明PMIP古气候模拟低估了全新世降水变化的幅度。我们的研究揭示了全新世东亚夏季风降水的时空变率及其可能的驱动机制，有利于古气候模型的校正及其对全球变暖背景下东亚夏季风降水变化趋势的预测，促进东亚地区人类的可持续发展。