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QSR (Invited):高分辨率蜗牛壳体氧同位素揭示亚洲古季风的季节变率

2020/09/15

       亚洲季风深刻影响着东亚地区气候环境变化,理解地质时期亚洲古季风的演变规律和动力机制,是合理预测东亚气候环境未来发展方向的基础。围绕黄土、石笋、湖泊岩芯、树轮等沉积记录,研究者在亚洲季风的起源、千年-构造尺度上的演变历史及其主控因素、古季风变迁对人类文明的潜在影响等科学问题上已取得一系列举世瞩目的研究成果,但受材料和方法所限,至今缺少亚洲古季风季节变率的记录,极大限制了人们对亚洲季风动力机制的理解。

        兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室王鑫副教授等,联合美国亚利桑那大学、日本岛根大学、美国阿肯色大学和中科院青藏高原研究所研究人员,对黄土高原常见的蜗牛壳体开展了高分辨率的稳定氧同位素研究,1)通过现代样品研究,发现蜗牛壳体中氧同位素的低值与夏季(雨季)降水氧同位素组成大体一致,高值主要受冬季(旱季)的蒸发影响,同一蜗牛壳体中氧同位素的差异幅度可作为季风气候季节性干湿变化的代用指标;2)通过对黄土-古土壤序列中保存完好的蜗牛化石研究发现,黄土高原冰期较间冰期旱季持续时间更长、更为干旱,而夏季(雨季)降水氧同位素冰期-间冰期并无明显差异,可能反映了冰期-间冰期东亚降水的氧同位素组成无显著差异。

       该研究创新性地提出了反演亚洲古季风季节变率的新方法,首次揭示了晚第四纪冰期和间冰期时,黄土高原冬季的干旱度变化和夏季的降水同位素组成变化特征,对深刻理解亚洲季风系统的季节变率、动力机制和检验古气候模式的可靠性有深远影响。

该研究成果以“Seasonal wet-dry variability of the Asian monsoon since the middle Pleistocene”为题,以邀请文章(Invited Review)的形式在国际知名地学期刊Quaternary Science Reviews 发表,得到了国家自然科学基金面上项目(4167215841671077),第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0602)和西部环境教育部重点实验室开放基金项目 (lzujbky-2018-kb01)的联合资助。

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379120305308

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1,样品采集、取样方法和蜗牛壳体高分辨的氧同位素组成。

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2,现代过程分析揭示同一蜗牛壳体氧同位素的波动幅度与干湿季节变率相关。

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3,地质样品分析揭示冰期时黄土高原冬季较间冰期持续时间更长、更为干旱,冰期-间冰期夏季降水氧同位素组成无显著变化。

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4,结合数值模拟证据,提出西风与季风的相互作用、西伯利亚高压和青藏高原高压的变化对冰期-间冰期黄土高原的季节性干湿变化有深远影响。