印度季风降水变率与机理研究取得新进展

闻正

本刊讯 中国科学院地球环境研究所研究员蔡演军和中科院院士安芷生等学者。联合美国加州大学伯克利分校和明尼苏达大学等多个国家和地区的研究人员，对我国西南洞穴石笋记录以及集成降水同位素的全球气候模式模拟进行研究，最新成果于2015年2月23日在线刊登于《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究团队重建了过去25.2万年印度季风降水的历史和变率。并结合集成降水同位素的全球气候模式模拟的结果、探讨了印度季风降水在冰期一间冰期、岁差周期和千年尺度的变化及其与东亚季风区石笋记录的异同和动力机制。

印度季风是全球最强盛的热带季风气候系统，其降水变化对南亚地区世界四分之一人口的农业生产和社会经济发展产生着重要的影响。过去对印度季风气候变化的认识大多来自对海洋沉积物的研究，主要是根据印度洋上涌流强度变化所指示的夏季风风场强度来反演和重建。然而，对区域社会生存和发展至关重要的大陆季风降水变率的研究却较为薄弱。

已有海洋和黄土、湖泊等陆地记录表明，包括印度季风和东亚季风在内的亚洲季风气候变化不仅具有显著的岁差周期，而且具有冰期一间冰期旋回（十万年周期）的波动。这与东亚季风区石笋δ¹⁸O记录由岁差周期主导，缺少冰期-间冰期旋回波动存在显著差异。如何解释东亚季风区石笋记录及其与其他沉积记录之间的差异就成为当前亚洲季风气候变化研究的焦点和热点问题。位于我国西南的云南。其降水主要受季风气候影响且与印度北部和中印半岛北部降水密切联系。现今降水的水汽源主要来源于孟加拉湾，且模拟结果表明，该地区水汽来源在末次盛冰期時也变化不大，因此该地区降水同位素组成的变化就较好地指示了印度季风降水强度的变化。

通过对云南洞穴石笋进行高精度铀系测年和氧同位素组成分析，研究团队建立了过去25.2万年以来印度季风降水的变化历史，发现石笋δ¹⁸O记录的印度季风降水的变化不仅存在主导的岁差周期，而且具有显著的冰期一间冰期旋回，揭示了印度季风对冰量变化的显著响应；与集成降水氧同位素组成变化的全球大气环流模式数值模拟的结果进行对比分析，研究团队提出云南石笋δ¹⁸O记录与东亚季风区石笋δ¹⁸O记录在冰期一间冰期尺度上的差异，主要是由冰期-间冰期海平面变化及其导致的西太平洋大陆架的出露，引起中国东部降水不同水汽源贡献及其同位素组成发生显著变化，而在印度季风影响区水汽源变化不大的差异所致。这一研究结果对于深刻认识和理解东亚季风区石笋δ¹⁸O记录，调和石笋δ¹⁸O记录和海洋、黄土等亚洲季风记录的矛盾具有重要意义。