南亞季風(fēng)演化及驅(qū)動機(jī)制

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

亞洲季風(fēng)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(jī)制在全球變化研究中備受關(guān)注。許多研究表明，亞洲季風(fēng)最遲在早中新世就已形成，然而亞洲季風(fēng)后續(xù)演化歷史及驅(qū)動機(jī)制存在很大爭議。主要觀點(diǎn)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(fēng)的演化。其中，全球變冷受到廣泛關(guān)注，但全球變冷通過何種機(jī)制來影響亞洲季風(fēng)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(dú)立的盆地。該區(qū)域陸源碎屑物質(zhì)主要以風(fēng)塵沉積為主，是研究南亞季風(fēng)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(fēng)塵物源和夏季風(fēng)演化的歷史。物源研究表明，鉆孔中風(fēng)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(fù)）。前人基于現(xiàn)代觀測及東北印度洋表層沉積地球化學(xué)的研究表明，來自非洲東北部和阿拉伯半島的風(fēng)塵物質(zhì)只能由夏季風(fēng)輸運(yùn)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(fēng)的增強(qiáng)，將更多來自非洲東北部和阿拉伯半島的物質(zhì)輸運(yùn)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(fēng)的強(qiáng)度變化。根據(jù)Nd同位素結(jié)果，研究人員重建了12 Ma以來南亞夏季風(fēng)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(jié)果也證實(shí)，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(fēng)的演化。該研究闡明了極地冰蓋是控制中新世以來構(gòu)造尺度上南亞季風(fēng)變化的重要機(jī)制，為季風(fēng)演化的“全球變冷”觀點(diǎn)提供了重要證據(jù)。

（方德聲）