高原中部環(huán)流過渡區(qū)西風(fēng)帶對(duì)全新世氣候變化影響
西風(fēng)急流與亞洲夏季風(fēng)的協(xié)同作用共同影響了高原面上過去和現(xiàn)在的環(huán)境變化過程。古氣候研究通常認(rèn)為，西風(fēng)影響代表干冷，季風(fēng)影響代表相對(duì)暖濕。相對(duì)應(yīng)的降水δ18O（加權(quán)平均）存在不同的高低閾值。然而，西風(fēng)對(duì)青藏高原全新世氣候的影響依然存在爭論，尤其是對(duì)中全新世（距今8000-4000年左右）水文氣候變化過程。關(guān)鍵問題在于缺乏西風(fēng)降水的直接或獨(dú)立代理指標(biāo)，這阻礙了我們對(duì)西風(fēng)帶效應(yīng)的深入認(rèn)識(shí)。
中國科學(xué)院青藏高原研究所湖泊與環(huán)境變化團(tuán)隊(duì)朱立平研究員等，聯(lián)合美國明尼蘇達(dá)大學(xué)大湖所（Erik T. Brown教授等）、我所古生態(tài)與人類適應(yīng)團(tuán)隊(duì)和河北地質(zhì)大學(xué)的相關(guān)研究人員，綜合對(duì)比分析了高原中部西風(fēng)-季風(fēng)過渡區(qū)六個(gè)湖泊連續(xù)的多指標(biāo)古環(huán)境記錄（圖1），結(jié)合提取的多站點(diǎn)現(xiàn)代降水穩(wěn)定同位素再分析資料（圖2），充分評(píng)估不同狀態(tài)下降水氫同位素的閾值差異，建立了一個(gè)整合不同獨(dú)立指標(biāo)記錄的“西風(fēng)效應(yīng)指數(shù)（Westerlies effect index）”來評(píng)估全新世西風(fēng)帶對(duì)青藏高原中部的影響（圖3）。
研究表明，青藏高原中部晚冰期以來的有效濕度總體上遵循南亞季風(fēng)主導(dǎo)區(qū)的濕度模式——在早全新世氣候適宜期里達(dá)到最大。西風(fēng)帶對(duì)青藏高原中部古氣候變化的影響有兩種類型： I型（冷干）和II型（涼偏干或中等濕）。西風(fēng)效應(yīng)II型的情景發(fā)生在季風(fēng)和西風(fēng)的過渡區(qū)（如CQTP）或相應(yīng)的大氣環(huán)流處于轉(zhuǎn)換期（如中全新世）（圖3），減弱的夏季風(fēng)導(dǎo)致西風(fēng)降水相對(duì)重要性的增加，西風(fēng)降水有利于維持過渡區(qū)在季風(fēng)減弱背景下中等或高的湖泊水位，而大量的冬季降水也會(huì)降低沉積物中δ18O和δDwax數(shù)值。因此，在環(huán)流過渡區(qū)，西風(fēng)的影響并不總是意味著干燥的條件，在特定的時(shí)段或情況下，也可能是相對(duì)濕潤。
從區(qū)域尺度的大氣環(huán)流過程看，青藏高原中部的氣候水文波動(dòng)以大約7 ka為分界經(jīng)歷了兩個(gè)周期，在大約7 ka之前，各指標(biāo)曲線的變化有相對(duì)一致性，我們把這種同步情況稱為兩種環(huán)流相互作用中的“單獨(dú)控制型”（single-dominant type），即從15-10 ka傾向于西風(fēng)主控，而在10-7 ka為季風(fēng)主控。中晚全新世（后一個(gè)周期）則存在非同步現(xiàn)象，期間可能受到大陸性氣團(tuán)的活動(dòng)影響，存在不同距離的水汽輸送和強(qiáng)化的局地水循環(huán)。
本研究分析了青藏高原上與西風(fēng)與季風(fēng)相互作用相關(guān)聯(lián)的水文過程和環(huán)境演變動(dòng)力，提示在全新世某些時(shí)候西風(fēng)帶水汽傳輸?shù)竭^渡區(qū)的作用，重視未來暖濕化趨勢(shì)下夏季暴雨或冬季暴雪等極端降水增加的不確定性。
該成果以“Westerlies effect in Holocene paleoclimate records from the central Qinghai-Tibet Plateau”為題，近期正式刊發(fā)在國際地學(xué)期刊《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》。博士后陳浩為第一作者，朱立平研究員為通訊作者。研究獲得了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究、泛第三極環(huán)境變化與綠色絲綢之路建設(shè)等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2022.111036
圖1 研究區(qū)概況圖（LS：拉薩；TTH：沱沱河；DLH：德令哈；SZ：申扎；Pu：普若崗日冰川；Q：青海湖；N：納木措；S：色林措；C：赤布張措；L：令戈措；Z：茲格塘錯(cuò)）
圖2 現(xiàn)代降水穩(wěn)定同位素統(tǒng)計(jì)
圖3 青藏高原中部西風(fēng)影響指數(shù)及區(qū)域大氣環(huán)流指標(biāo)（西風(fēng)影響指數(shù)為無量綱，數(shù)值越高，西風(fēng)影響越大）