水汽来源与大气环流变化是刻画过去气候变化及预测其未来变化趋势的关键要素。然而,有关亚洲季风边缘区较为详细的研究案例并不多见。该工作选择青藏高原东北部更尕海湖泊沉积物为研究对象,分析了湖泊沉积细粒碳酸盐组分、软体动物壳体和沉水植物结壳等的氧同位素组成。结果显示,不同类型碳酸盐的氧同位素组成呈现出相似的变化趋势,反映了湖水氧同位素组成是碳酸盐氧同位素变化的主要控制因子。湖水温度以及非平衡分馏效应对碳酸盐氧同位素组成的影响较小。更尕海水文状况和湖水与入湖泉水氧同位素的线性关系表明,更尕海水文过程开放,并具有较快的湖水流出速率。在这种水文条件下,湖泊沉积物中碳酸盐的氧同位素组成能够有效地记录区域不同来源水汽的同位素信号。与其他气候记录比较分析进一步表明,碳酸盐氧同位素信号,尤其是强烈偏负的事件并不能利用一致的响应模式加以解释,尽管现代过程显示湖面蒸发过程显著。早、中全新世碳酸盐氧同位素的显著偏负时段(10.6-9.4 ka, 7.4-6.3 ka)对应于湖泊高水位,反映了亚洲夏季风增强导致的区域较高的有效湿度。类似的同位素偏负也出现在晚冰期与晚全新世(15-14.5, 13.8-13.3, 12.5-11.4, 5.3-4.8, 3.7-3.4, 2.8-2.3, 1.7, 1.3和 0.6 ka),然而对应于湖泊的低水位阶段,反映了亚洲夏季风减弱,而增强的西风环流携带来更为偏负水汽。由此可见,亚洲夏季风与西风环流的相互作用构成了青藏高原东北部晚冰期以来大气环流的基本格局。
图1 更尕海氧同位素变化与其他气候记录的比较. (A) 董哥洞石笋氧同位素(Dykoski et al., 2005). (B) 北纬35º 6月太阳辐射 (Berger and Loutre, 1991). (C) 格陵兰冰芯GISP2氧同位素变化(Stuiver et al., 1995). (D) 更尕海结壳碳酸盐氧同位素. (E) 更尕海软体动物壳体氧同位素. (F) 克鲁克湖UK'37温度(Zhao et al., 2013). (G-L) 冰川前进与变冷事件