近日，中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與氣候變化研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西安交通大學(xué)、美國俄亥俄州立大學(xué)和南京大學(xué)等多家國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)，開展了地質(zhì)記錄與數(shù)值模擬相結(jié)合的綜合研究，成功破解了“東亞石筍δ18O記錄缺失10萬年冰期-間冰期氣候旋回”謎題。該成果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。
深藏洞穴的石筍，如同大自然的“錄像帶”，忠實(shí)記錄了地球過去的氣候變遷。它的氧同位素（δ18O）信號(hào)，已成為研究氣候和環(huán)境變化的“金鑰匙”。在東亞季風(fēng)區(qū)，華南中部的石筍δ18O記錄被長期視為響應(yīng)夏季降水δ18O變化、指示亞洲夏季風(fēng)強(qiáng)度變化的基準(zhǔn)。然而，一個(gè)困擾科學(xué)界二十余年的謎題始終未解：為何華南中部甚至東亞石筍δ18O記錄未呈現(xiàn)出全球氣候系統(tǒng)中普遍存在的冰期-間冰期氣候旋回特征？它們究竟記錄的是什么氣候信號(hào)？
現(xiàn)代觀測(cè)顯示，在華南地區(qū)，δ18O值偏負(fù)的夏季降水（6-8月）僅占全年降水的不足50%，而非夏季降水占比較高，且δ18O值顯著偏正。這意味著，長期以來將石筍δ18O簡單解釋為夏季降水δ18O信號(hào)的做法存在偏差，因?yàn)槭S主要是由不同季節(jié)降水混合的地下滴水形成。而評(píng)估這種夏季和非夏季降水的“混合效應(yīng)”影響的關(guān)鍵難點(diǎn)，在于缺乏獨(dú)立記錄夏季降水δ18O信號(hào)的地質(zhì)記錄。
40萬年以來記錄對(duì)比。地球環(huán)境所供圖為此，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地利用黃土沉積中的一種次生碳酸鹽——生物微鈣體（由植被根細(xì)胞被鈣化后形成的微小碳酸鈣顆粒，主要形成于夏季），重建了過去40萬年以來夏季降水δ18O變化歷史。
數(shù)值模擬結(jié)果表明，強(qiáng)夏季風(fēng)時(shí)期，雖然夏季降水的δ18O趨于偏負(fù)（通常被認(rèn)為是夏季風(fēng)增強(qiáng)的表現(xiàn)），但華南地區(qū)非夏季降水占全年降水的比重甚至超過60%，降低了夏季信號(hào)在石筍δ18O記錄中的“主導(dǎo)作用”，合理解釋了為何間冰期強(qiáng)夏季風(fēng)時(shí)期δ18O值未展現(xiàn)出顯著偏負(fù)的狀況，掩蓋了10萬年冰期氣候旋回的節(jié)律。
這一新發(fā)現(xiàn)破解了我國東部石筍δ18O記錄研究中長期懸而未決的科學(xué)難題，強(qiáng)調(diào)了在解讀“自然氣候檔案”時(shí)要關(guān)注氣候季節(jié)性的關(guān)鍵作用。同時(shí)，該研究也為東亞和全球石筍δ18O記錄物理意義的再認(rèn)識(shí)提供了新思路。（來源：中國科學(xué)報(bào) 李媛）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2425565122