亞洲氣候重組與青藏高原隆升
亞洲氣候以東部濕潤季風氣候和西部干旱氣候為典型特征，影響著世界上超過一半人口的生活。近年來，極端洪澇/干旱事件的頻發(fā)，不但嚴重影響人們的經(jīng)濟生活，也危及人類賴以生存的自然環(huán)境，了解亞洲氣候的形成與演化可為未來氣候預(yù)測、生態(tài)環(huán)境治理及防災(zāi)減災(zāi)提供參考和依據(jù)。
亞洲季風由東亞季風和南亞/印度季風組成。上世紀，經(jīng)學者們不懈努力獲得了東亞季風于晚漸新世至中新世之交形成（約2500-2200萬年）的初步認識。進入本世紀以來，隨地層測年手段的不斷進步和氣候代用指標的長足發(fā)展，對亞洲季風起源時間的認識往前推進至始新世甚至古新世（約6600-3400萬年）。同時，與之形成發(fā)展密切相關(guān)的青藏高原隆升研究，也更加深入和細化，對其認識也由晚期（晚中新世-上新世）整體性抬升向早期（古新世-漸新世/中新世）各塊體分階段差異性隆升演進。因此，系統(tǒng)總結(jié)和集成現(xiàn)有研究進展，厘定季風形成演化及其與青藏高原差異隆升的關(guān)系成為亟待解決的科學問題。
“高原生長與演化”任務(wù)“高原風化剝蝕歷史及氣候環(huán)境效應(yīng)”專題中國科學院青藏高原研究所方小敏研究員帶領(lǐng)的新生代環(huán)境團隊，受《自然綜述：地球與環(huán)境》（Nature Review Earth & Environment）期刊編輯部邀請，便圍繞亞洲氣候重組與青藏高原隆升關(guān)系的主題，對近20年來相關(guān)科研進展進行綜合集成歸納與分析，旨在梳理出亞洲氣候演化主線，進而明確未來研究方向。
該團隊聯(lián)合法國雷恩大學Guillaume Dupont-Nivet教授、巴黎大學Frédéric Fluteau教授、蘭州大學聶軍勝教授等，從有精確年代控制的典型盆地巖性變化、氣候環(huán)境記錄、高原隆升記錄及模型模擬四個方面著手，系統(tǒng)梳理了當前亞洲氣候研究的主要進展，從時空變化上提出了亞洲季風北進的兩個節(jié)點和演化的三個階段（圖1），即以距今4100萬年和2600萬年為界，亞洲季風經(jīng)歷了約4100萬年之前熱帶季風主導(dǎo)階段，季風氣候主要分布在北緯20-22°以南，發(fā)展主要受赤道輻合帶（ITCZ）擺動控制，其以北的亞洲大陸廣大地區(qū)主要受副熱帶高壓影響，氣候炎熱干旱（圖1a，圖2）；約4100萬年時，隨青藏高原中部唐古拉山脈等區(qū)域的快速隆起，殘留特提斯海和副特提斯海的急速退卻，增大了陸地面積及海陸熱力差異，季風顯著增強，推進至亞熱帶南部（云南，北緯約26°一帶）（圖1b，圖2）；此后季風可能受天體軌道各周期疊加導(dǎo)致的太陽輻射脈沖式顯著升高驅(qū)動，間歇性地反復(fù)向北推進亞洲腹地，至晚漸新世（約2600萬年）時，可能受高原中部低地區(qū)域隆起、高原南部喜馬拉雅山的生長以及全球增溫的聯(lián)合驅(qū)動，季風快速向西北方向推進至班戈、倫坡拉-臨夏-蘭州一線，進入溫帶可達北緯約36°以北區(qū)域（圖1c，圖2），類似現(xiàn)代季風系統(tǒng)格局形成；此后季風-干旱環(huán)境演化僅表現(xiàn)出在此格局基礎(chǔ)上的強弱變化（圖3）。
圖1 重建的不同時期氣候分布格局
（淺綠色為季風濕潤區(qū)，黃色為干旱區(qū)）
圖2 代表性盆地/剖面巖性記錄半定量反演的亞洲氣候時空演化
（a，Ulugqat剖面；b，塔里木盆地；c，柴達木盆地西部；d，柴達木盆地邊緣；e，西寧盆地；f，蘭州盆地；g，臨夏盆地；h，黃土高原；i，渭河盆地；j，羌塘；k，南陽盆地；l，囊謙盆地；m，江漢盆地；n，云南；o，百色盆地；p，尼泊爾；q，Irrawaddy盆地）
圖3 亞洲氣候記錄、高原隆升記錄及與全球氣候變化等的對比
該綜述還指出了今后亞洲氣候和高原隆升關(guān)系的研究方向，需要從關(guān)鍵區(qū)域更多更可靠精細的記錄和更高精度與可靠邊界條件（包括青藏高原各塊體的隆升細節(jié)）控制的數(shù)值模擬兩者結(jié)合入手，進一步深入剖析亞洲季風的時空演化與驅(qū)動機制：1）應(yīng)繼續(xù)采用古地磁輔助火山灰測年、宇宙核素測年等手段精細測定代表性盆地地層年代；2）增加關(guān)鍵地點（季風北進路線上的代表性盆地）、關(guān)鍵時段（如漸新世期間、800-500萬年間、始新世-漸新世界線及晚中新世-上新世界線等）的多種氣候指標記錄；3）提供更多更可靠的高原隆升歷史和古高度記錄，尤其是高原北側(cè)和東北側(cè)的記錄；4）在模擬方面大力發(fā)展地球系統(tǒng)模型，通過增加模塊、提高數(shù)據(jù)分辨率以及精確模擬邊界條件等，提高大氣-陸地-海洋模型耦合精度，為了解亞洲氣候時、空上的演化細節(jié)及機制提供更多更準確的證據(jù)和模型限定。
該研究的通訊作者方小敏研究員還指出：季風演化還對全球氣候變產(chǎn)生了重要影響，季風在2600萬年前加強，導(dǎo)致喜馬拉雅地區(qū)侵蝕和硅酸鹽風化加劇，并影響濕潤地區(qū)的風化和有機碳埋藏；中亞干旱化增加的粉塵排放，也會通過增強反照率、卷云形成和海洋生產(chǎn)力等形式對全球氣候產(chǎn)生巨大影響（圖4）。
圖4 亞洲氣候重組與高原隆升的全球影響
該集成成果以“亞洲氣候重組與青藏高原隆升（Reorganization of Asian climate in relation to Tibetan Plateau uplift）”為題，于2022年9月20日在線發(fā)表，中國科學院青藏高原研究所吳福莉研究員為第一作者，方小敏研究員為通訊作者。該研究得到第二次青藏高原綜合科學考察研究（2019QZKK0707）、基金委青藏高原地球系統(tǒng)基礎(chǔ)科學中心項目（41988101-01）及中國科學院A類先導(dǎo)專項泛第三極環(huán)境變化與綠色絲綢之路建設(shè)（XDA20070201）聯(lián)合資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s43017-022-00331-7?