南亞季風演化及驅(qū)動機制

[本刊訊] 在國家自然科學基金項目等資助下，自然資源部第一海洋研究所姚政權、石學法，與中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所郭正堂、中國科學院地球環(huán)境研究所李新周及國外合作者，在南亞季風演化及驅(qū)動機制研究方面取得新進展。研究成果以“12 Ma以來南亞夏季風的減弱與南北半球間冰蓋的擴張有關”為題，于2023年2月14日發(fā)表在《自然—通訊》（Nature Communications）上。

亞洲季風是全球氣候系統(tǒng)的重要組成部分，其形成、演化和驅(qū)動機制在全球變化研究中備受關注。許多研究表明，亞洲季風最遲在早中新世就已形成，然而亞洲季風后續(xù)演化歷史及驅(qū)動機制存在很大爭議。主要觀點包括青藏高原隆升、全球變冷、特提斯海的退縮以及大氣CO2變化等驅(qū)動了亞洲季風的演化。其中，全球變冷受到廣泛關注，但全球變冷通過何種機制來影響亞洲季風演化，在一段時期內(nèi)尚不清楚。

印度洋北部馬爾代夫內(nèi)海由兩排環(huán)狀珊瑚礁組成，包圍著一個獨立的盆地。該區(qū)域陸源碎屑物質(zhì)主要以風塵沉積為主，是研究南亞季風的理想?yún)^(qū)域。通過對 IODP 359航次在印度洋北部馬爾代夫內(nèi)海U1467巖芯沉積中碎屑組分的Sr-Nd同位素研究，研究人員建立了過去12 Ma（1Ma=100萬年）以來的風塵物源和夏季風演化的歷史。物源研究表明，鉆孔中風塵物質(zhì)主要來源于非洲東北部和阿拉伯半島（Nd同位素值偏正），其次為印度沙漠（Nd同位素值偏負）。前人基于現(xiàn)代觀測及東北印度洋表層沉積地球化學的研究表明，來自非洲東北部和阿拉伯半島的風塵物質(zhì)只能由夏季風輸運到馬爾代夫內(nèi)海。U1467鉆孔沉積物中Nd同位素的高值指示了南亞夏季風的增強，將更多來自非洲東北部和阿拉伯半島的物質(zhì)輸運到研究區(qū)，因此U1467鉆孔沉積Nd同位素可以反映南亞夏季風的強度變化。根據(jù)Nd同位素結果，研究人員重建了12 Ma以來南亞夏季風演化歷史，總體表現(xiàn)為“兩步式”減弱的變化趨勢，與深海氧同位素指示的冰蓋變化及全球不同緯度海區(qū)海表溫度變化一致。此外數(shù)值模擬結果也證實，南、北半球冰蓋的不對稱演化可通過影響哈德萊環(huán)流/熱帶輻合帶的經(jīng)向移動以及馬斯克林高壓和印度低壓之間氣壓梯度來控制南亞季風的演化。該研究闡明了極地冰蓋是控制中新世以來構造尺度上南亞季風變化的重要機制，為季風演化的“全球變冷”觀點提供了重要證據(jù)。

（方德聲）