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Late Quaternary precipitation in the Indo-Pacific region
晚第四纪印度洋-太平洋交汇区降水时空演化

       印度洋-太平洋暖池是纬向沃克环流(Walker cell)和经向哈德里环流(Hadley cell)上升支所在,在气候系统中扮演着重要的角色。印太交汇区未来气候模式预测不仅要求充分了解人类活动对气候的影响,而且要厘清自然气候因子的变化规律,尤其是对叠加了人类活动之后,自然气候因子潜在反馈作用的精细刻画。但是器测记录普遍较短,限制了对全球变暖背景下该地区古气候演化的理解和模式预测中自然气候因子参数化方案的设置。因此,急需在印太交汇区古气候研究中揭示自然气候因子变化的历史和规律,以此来弥补器测记录的不足、提供模式预测的边界条件,并为人类如何应对当下全球变暖提供参考。

       目前,该区域已进行大量的古气候重建工作,并取得一系列的认识。例如,在轨道和千年时间尺度上分别揭示了太阳辐射(主要是岁差)和北大西洋千年时间尺度气候突变事件对该地区古气候演化的重要影响。然而,相比于认识较为统一的古海表温度变化来说,古降水重建的结果则更为多样。在轨道时间尺度上,虽然大多数记录表现出受到岁差主控的日射量变化影响的特征,但其响应的相位关系不同。例如,MD05-2920MD06-3075钻孔X射线荧光光谱分析(XRF)In(Ti/Ca)In(Fe/Ca)记录显示,澳大利亚夏季风的影响范围最北可以到达菲律宾的棉兰老岛,在轨道时间尺度上,表现为降水的演化与北半球夏季(6-7月)日射量相反。而婆罗洲石笋记录却表现出不同的模式,其降水演化与北半球秋季(10-11月)日射量变化相吻合。此外,在印太交汇区南部边缘还发现了斜率信号。这种差异性到底是归因于地球内部调整因子影响下热带水文循环对日射量的响应差异,还是替代指标对气候驱动的敏感性不同,尚无定论。除了日射量的主要影响外,热带辐合带(Intertropical Convergence ZoneITCZ)的南北迁移,类ENSOEl Niño-Southern Oscillation)的相位变化都对该区域降水造成了显著影响。目前,该区域轨道时间尺度上降水演变历史和控制机制还存在争议,多气候因子之间互相作用的关系还不清楚。

       申请人通过收集并对比了印太交汇区已发表的古降水重建记录,结果显示,在轨道时间尺度上,印太交汇区降水主要受到岁差主控太阳辐射的变化影响,但是,不同区域响应的相位不同,古降水记录基本符合该区域现代降水记录的空间分布模式。印太交汇区中部降水还受到冰期-间冰期变化影响,如苏拉威西、婆罗洲、苏门答腊南部等区域在冰期时降水减少,在间冰期时降水增多。新几内亚南部的部分沉积记录还显示出受到斜率变化的影响。在千年时间尺度上,降水演变主要受控于北大西洋千年时间尺度气候突变事件导致的ITCZ的南北移动,当北半球高纬度变冷时,ITCZ向南移动,其北部降水减少;反之亦然(图5)。ENSO的活动也会导致降水的变化,在北半球变冷时菲律宾东部、南部降水增多。此外,苏门答腊西部还受到印度洋偶极子变化的影响。

       综合来看,印太交汇区降水演化气候是地球内-外部因子交叉,高-低纬综合作用的结果。但是,印太交汇区古降水记录仍存在重建指标单一(以水同位素、XRF扫描主微量元素为主)、部分区域缺乏高分辨率记录等问题,降水变化机制尚不明朗(如斜率是否直接影响降水变化),今后仍需更多研究和模式工作去全方面阐明印太交汇区降水的时空演化特征及机制。