新仙女木事件是末次冰消期氣候變暖過程中發(fā)生的大幅度降溫事件,,寒冷氣候持續(xù)長達(dá)1300年,是第四紀(jì)最著名,、研究最多的氣候突變事件,。“冰湖潰決一次性淡水注入北大西洋,,導(dǎo)致溫鹽環(huán)流中斷(減弱)”的主流觀點雖能解釋該事件的觸發(fā)機制,;但數(shù)值模擬結(jié)果均顯示,一旦淡水注入停止,,溫鹽環(huán)流就會在幾十年內(nèi)恢復(fù)正常,,新仙女木事件應(yīng)該隨即結(jié)束。為何新仙女木事件會持續(xù)上千年之久,,目前仍然是困擾國際古氣候?qū)W界的科學(xué)難題,。 新生代地質(zhì)與環(huán)境院重點實驗室旺羅副研究員及課題組成員在研究青藏高原東南緣云龍?zhí)斐睾垂柙逵涗洉r,,首次發(fā)現(xiàn)了新仙女木事件期間該區(qū)域強降雪的地質(zhì)證據(jù)(圖1)。在中國科學(xué)院大氣物理研究所姜大膀研究員的協(xié)助下,,課題組基于數(shù)值模擬分析驗證了這一發(fā)現(xiàn)(圖2),。 圖1 硅藻指示的新仙女木時期強降雪。a. 耐低光硅藻百分含量,;b. 硅藻通量,; c. 格陵蘭末次冰消期溫度變化;b. 格陵蘭末次冰消期氧同位素變化 圖2 青藏高原地區(qū)降雪瞬變模擬數(shù)據(jù)分析結(jié)果,。a. 云龍?zhí)斐氐貐^(qū)末次冰消期降雪變化圖;b. 青藏高原地區(qū)新仙女木事件相對于哈因里奇事件累積降雪異常圖 以上結(jié)果激發(fā)了課題組對新仙女木事件持續(xù)千年這一科學(xué)難題的思考:降雪是否能成為淡水資源,?新仙女木時期環(huán)北大西洋是否有大量的降雪,?這些降雪的量是否足夠減弱大洋環(huán)流?國際同行最新研究認(rèn)為,,降雪提供的徑流量大于降雨,。這就意味著大量的降雪可能通過地表徑流快速注入海洋,補償海洋因蒸發(fā)損失的淡水,,進而降低海表面鹽度或維持海表面較低的鹽度,。據(jù)此,課題組進一步對全球瞬變模擬結(jié)果進行分析(圖3),,發(fā)現(xiàn)新仙女木期間環(huán)北大西洋地區(qū)同樣出現(xiàn)強降雪,,這些降雪提供的淡水量可達(dá)0.72 Sv,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中斷溫鹽環(huán)流所需的淡水閾值,。在上述研究基礎(chǔ)上,,課題組首次提出了新仙女木事件持續(xù)千年的新機制:新仙女木期間環(huán)北大西洋地區(qū)大規(guī)模降雪提供了持續(xù)的淡水供給,降低了海表面鹽度,,阻斷(減弱)溫鹽環(huán)流,,導(dǎo)致新仙女木事件持續(xù)時間長達(dá)上千年(圖4)。這一機制的提出將為深入認(rèn)識和理解新仙女木事件成因提供了新的研究方向和思路,。 圖3 全球降雪瞬變模擬數(shù)據(jù)分析結(jié)果,。a. 全球累積降雪異常圖;b. 全球累積冬季降水異常圖 圖4 大雪融水注入北大西洋和北冰洋示意圖,。北美,、歐亞北部大雪融水提供持續(xù)的淡水,通過河流直接流入北大西洋和北冰洋,,維持海表面較低的鹽度 此外,,課題組認(rèn)為新仙女木時期強降雪與低緯度地區(qū)大幅降水變化密切相關(guān)。過去研究認(rèn)為,,低緯度地區(qū)大幅度降雨變化是由溫鹽環(huán)流中斷(減弱)后,,北半球降溫導(dǎo)致熱帶輻合帶大幅度南移造成的,。但是,最新的研究顯示寒冷事件時期熱帶輻合帶南移幅度有限,。本研究提出,,強降雪延長了熱帶輻合帶南移的滯留時間,這可能是導(dǎo)致低緯地區(qū)新仙女木時期大幅度降水變化的主要原因:強降雪導(dǎo)致北半球寒冷春季相對延長,,為補償北半球熱量平衡,,北半球的哈德里環(huán)流加強,熱帶輻合帶在南半球滯留時間增長(而不是南遷幅度增加),,最終導(dǎo)致低緯度地區(qū)北半球干旱,、南半球濕潤。 研究成果發(fā)表于Journal of Geophysical Research: Atmospheres,。(Wang L, Jiang W Y, Jiang D B, et al. Prolonged Heavy Snowfall during the Younger Dryas[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2018,123(24).DOI:10.1029/2018JD029271)(原文鏈接) |
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