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青藏高原西部花粉记录揭示晚全新世亚洲季风移
编辑:365滚球   发布时间:2021-03-05 16:16

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

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  青藏高原及周边山地储存了地球上除两极以外的大部分冰川资源,也是许多大江大河的发源地,被称为亚洲“水塔”。近年来,由于高原冰川的快速消融,其水汽的来源及影响因子等问题受到科学界的普遍关注。

  青藏高原西部的帕米尔高原、喀喇昆仑山以及西昆仑发育有许多大型冰川(如慕士塔格-公格尔冰川等)。近十年到百年气象以及冰川记录研究显示,青藏高原西部的水汽来源主要受控于西风环流。然而,该区域较长时间尺度上(如千年、轨道)水汽来源的认识还很模糊,季风与西风环流系统对冰川的形成及发展的贡献也知之甚少。

  近日,地球科学领域期刊Geophysical Research Letters以Palynological evidence of late Holocene paleo-monsoon in eastern Pamir为题,在线报道了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所/生物演化与环境卓越创新中心李小强研究团队在青藏高原西部帕米尔高原的最新研究成果。该项研究利用地层中远距离传播的花粉记录示踪晚全新世时期亚洲季风的移动路径及潜在的水汽输送通道,为认识青藏高原西部地区较长时间尺度的水汽来源、季风移动模式及现代大气环流监测等提供了新视角和新途径。

  植物开花后,大多数花粉会散落在其母体植物周围,极少部分花粉会被较强的地表风释放到高空,成为大气气溶胶粒子的有机组分之一。同其他气溶胶组分(如粉尘、黑炭等)一样,在有利的气象条件下,花粉可以在大气中悬浮数天并传播到几千公里以外的地方。现代花粉传播、沉积过程研究表明,花粉的远距离传播与大气环流关系密切。因此,利用远距离传播花粉可以追踪大气环流的轨迹。

  赵克良等研究人员在帕尔米高原东部喀什地区乌帕尔剖面晚全新世沉积物中发现了多种乔木花粉类型(图1)。根据已有表土以及沉积物花粉记录研究结果,这些花粉为远距离传播而来,其中以铁杉属(Tsuga)最具有代表性。铁杉在亚洲主要分布于喜马拉雅山区至中国秦岭以南的亚热带山地,南界达北回归线附近,北达日本本州中部。铁杉林是我国亚热带山地植被垂直带中的一个显著类型,特别是在青藏高原东南缘山地(包括滇西北、川西)植被中占有十分显著的地位。

  根据现代亚洲铁杉属生境,喀什地区在全新世时期不可能有铁杉属生长,其很可能是从青藏高原东南缘传播而来。为了追溯地层中铁杉属花粉的来源,研究人员利用拉格朗日混合单粒子轨道模型(HYSPLIT 4),对铁杉花期时段(3、4、5月)研究地点的气流后向轨迹进行了模拟。模拟轨迹显示现代气候条件下,存在春季时段从青藏高原东南缘到喀什地区的气流轨迹(图2)。这表明在全新世时期,季风气流可以将青藏高原东南缘的铁杉花粉带到帕米尔高原东部的喀什地区,其所经过的路径可视为古季风移动路径的相似型之一。

  为了深入探讨来自东南路径的气流能否给研究区域带来降水,研究人员对近20年来(2001-2018)春季时段日降水量大于10mm日期的水汽来源进行了后向轨迹追踪,发现某些天的降水与东南路径气流直接相关。研究结果显示印度季风强度较高时(如早、中全新世)东南路径气流对帕米尔高原东部的水汽输送不可忽视,同时提出,评估季风降水对青藏高原西部冰川形成与发展的贡献,仍然是一项具有挑战性的工作。

  该项研究得到中科院先导战略专项(XDB26000000)、国家自然科学基金(41772371, 41572161, 41730319)、国家重点基础研究发展计划(2015CB953803)以及中科院青年促进会的支持。

  图1乌帕尔剖面晚全新世沉积物中发现的远距离传播花粉类型:松属(Pinus)、冷杉属(Abies)、铁杉属(Tsuga)、栎属(Quercus)、栗属(Castanea)、胡桃属(Juglans)、化香树属(Platycarya)、榛属(Corylus)、椴属(Tilia)、楝科(Meliaceae)、漆树科(Anacardiaceae)、桦属(Betula)、和鹅耳枥属(Carpinus)(赵克良供图)

  图2 2018年春季3月(红线月(蓝色)气流后向轨迹;黑色虚线表示从青藏高原东南缘到帕米尔东部气流的示意路径;黄色圆点表示青藏高原地区全新世铁杉花粉记录地点。(赵克良供图)

  青藏高原及周边山地储存了地球上除两极以外的大部分冰川资源,也是许多大江大河的发源地,被称为亚洲“水塔”。近年来,由于高原冰川的快速消融,其水汽的来源及影响因子等问题受到科学界的普遍关注。

  青藏高原西部的帕米尔高原、喀喇昆仑山以及西昆仑发育有许多大型冰川(如慕士塔格-公格尔冰川等)。近十年到百年气象以及冰川记录研究显示,青藏高原西部的水汽来源主要受控于西风环流。然而,该区域较长时间尺度上(如千年、轨道)水汽来源的认识还很模糊,季风与西风环流系统对冰川的形成及发展的贡献也知之甚少。

  近日,地球科学领域期刊Geophysical Research Letters 以Palynological evidence of late Holocene paleo-monsoon in eastern Pamir 为题,在线报道了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所/生物演化与环境卓越创新中心李小强研究团队在青藏高原西部帕米尔高原的最新研究成果。该项研究利用地层中远距离传播的花粉记录示踪晚全新世时期亚洲季风的移动路径及潜在的水汽输送通道,为认识青藏高原西部地区较长时间尺度的水汽来源、季风移动模式及现代大气环流监测等提供了新视角和新途径。

  植物开花后,大多数花粉会散落在其母体植物周围,极少部分花粉会被较强的地表风释放到高空,成为大气气溶胶粒子的有机组分之一。同其他气溶胶组分(如粉尘、黑炭等)一样,在有利的气象条件下,花粉可以在大气中悬浮数天并传播到几千公里以外的地方。现代花粉传播、沉积过程研究表明,花粉的远距离传播与大气环流关系密切。因此,利用远距离传播花粉可以追踪大气环流的轨迹。

  赵克良等研究人员在帕尔米高原东部喀什地区乌帕尔剖面晚全新世沉积物中发现了多种乔木花粉类型(图1)。根据已有表土以及沉积物花粉记录研究结果,这些花粉为远距离传播而来,其中以铁杉属(Tsuga)最具有代表性。铁杉在亚洲主要分布于喜马拉雅山区至中国秦岭以南的亚热带山地,南界达北回归线附近,北达日本本州中部。铁杉林是我国亚热带山地植被垂直带中的一个显著类型,特别是在青藏高原东南缘山地(包括滇西北、川西)植被中占有十分显著的地位。

  根据现代亚洲铁杉属生境,喀什地区在全新世时期不可能有铁杉属生长,其很可能是从青藏高原东南缘传播而来。为了追溯地层中铁杉属花粉的来源,研究人员利用拉格朗日混合单粒子轨道模型(HYSPLIT 4),对铁杉花期时段(3、4、5月)研究地点的气流后向轨迹进行了模拟。模拟轨迹显示现代气候条件下,存在春季时段从青藏高原东南缘到喀什地区的气流轨迹(图2)。这表明在全新世时期,季风气流可以将青藏高原东南缘的铁杉花粉带到帕米尔高原东部的喀什地区,其所经过的路径可视为古季风移动路径的相似型之一。

  为了深入探讨来自东南路径的气流能否给研究区域带来降水,研究人员对近20年来(2001-2018)春季时段日降水量大于10mm日期的水汽来源进行了后向轨迹追踪,发现某些天的降水与东南路径气流直接相关。研究结果显示印度季风强度较高时(如早、中全新世)东南路径气流对帕米尔高原东部的水汽输送不可忽视,同时提出,评估季风降水对青藏高原西部冰川形成与发展的贡献,仍然是一项具有挑战性的工作。

  该项研究得到中科院先导战略专项(XDB26000000)、国家自然科学基金(41772371, 41572161, 41730319)、国家重点基础研究发展计划(2015CB953803)以及中科院青年促进会的支持。

  图1 乌帕尔剖面晚全新世沉积物中发现的远距离传播花粉类型:松属(Pinus)、冷杉属(Abies)、铁杉属(Tsuga)、栎属(Quercus)、栗属(Castanea)、胡桃属(Juglans)、化香树属(Platycarya)、榛属(Corylus)、椴属(Tilia)、楝科(Meliaceae)、漆树科(Anacardiaceae)、桦属(Betula)、和鹅耳枥属(Carpinus)(赵克良供图)

  图2 2018年春季3月(红线月(蓝色)气流后向轨迹;黑色虚线表示从青藏高原东南缘到帕米尔东部气流的示意路径;黄色圆点表示青藏高原地区全新世铁杉花粉记录地点。(赵克良供图)

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