最近1.7 Ma季风代用指标与太阳辐射和冰量变化对比及小波分析结果

1月21日，《自然-通讯》在线发表了中国科学院地球环境所孙有斌研究员团队与比利时和美国科学家合作完成的研究论文，该论文提出了“中更新世气候转型多样性”的新概念，强调了冰盖消长和温室气体浓度变化会改变地球气候系统尤其是低纬水文循环对外部太阳辐射强迫的响应，为理解过去季风变化机理和预测未来气候变化趋势提供了新视角。

据孙有斌介绍，距今260万年的第四纪以来，地球气候经历了大幅的冰期-间冰期波动，最引人注目的是距今1.2—0.7Ma(百万年)期间冰盖消长、海温变化等由对称的4万年波动转变为不对称的10万年旋回，也简称为中更新世转型。”孙有斌进一步强调，2005年美国Science杂志在庆祝创刊125周年之际，公布了未来亟需解决的125个重要的科学难题之一，其中“什么引发了10万年冰期旋回？”，就与中更新世气候转型密切相关。

据了解，经典的米兰科维奇理论认为北半球高纬夏季太阳辐射是驱动全球气候变化的主要诱因，然而，具有准10万年周期的偏心率引起的太阳辐射变化甚微，不足以导致10万年冰期气候旋回的发生。因此，中更新气候转型及10万年冰期旋回出现的诱发机理，一直是困扰古气候研究的迷题。

近10年来，文章作者们通过钻探黄土高原西北部巨厚的黄土沉积，获取了靖远430米高质量岩心，结合古地磁、26Al/10Be定年和黄土-古土壤地层对比构建黄土发育的年代标尺；利用高分辨率黄土碳酸盐碳同位素(δ13CIC)记录，重建了过去1.7 Ma以来季风降水影响的植被变化，揭示出在1.2 Ma以前以2万年周期为主，到0.7 Ma以后表现为混合的10万、4万和2万年周期，显著不同于深海氧同位素记录的中更新气候周期转型。

在上述研究结果的基础上，他们又通过数值模拟实验，揭示出轨道强迫、冰盖及CO2浓度对温度和降水变化的影响存在空间差异，就中国北方而言，温度变化是由岁差和CO2调控，而降水则主要受岁差影响，中更新世之后的冰盖扩张和CO2浓度降低，抑制了耦合的季风-植被演化对太阳辐射的直接响应。

据悉，该工作得到国家科技部重点研发计划(2016YFA0601902)和国家自然科学基金委项目( 41472163, 41525008, 41572164)的支持。

文章相关信息：DOI：org/10.1038/s41467-018-08257-9