我系研究成果揭示斜率驱动41万年来热带辐合带的纬向移动
2022-11-16 08:41:00李哲萱

近日,美国地球物理学会(American Geophysical Union, AGU)旗舰、Nature Index(NI)期刊《Geophysical Research Letters》发表了我系古海洋学团队的最新研究成果《Obliquity Induced Latitudinal Migration of the Intertropical Convergence Zone During the Past ∼410 kyr》。


斜率作为地球轨道参数之一,调节着大气顶部太阳入射量的纬向分布,影响着全球大气环流。热带辐合带(Intertropical Convergence Zone, ITCZ)是全球大气环流的关键组成部分,作为全球最强的降雨带,控制着高低纬间的降雨分配,影响着全球近一半人口的生活。因此,解析地质历史时期斜率对热带辐合带的调控规律,对于预测未来气候具有重要价值。由于缺少来自印度洋-西太平洋暖池(简称“印-太暖池”;Indo-Pacific warm pool, IPWP)这一全球水汽交换最强烈区域的高分辨率、长时间尺度降雨记录,导致斜率对热带辐合带的影响至今仍不清晰。

鉴于此,该团队以“国际大洋发现计划”(International Ocean Discovery Program, IODP)第363航次在印-太暖池西南边缘U1483站处钻取的深海岩芯沉积物为研究材料,通过对浮游有孔虫表层水种Globigerinoides ruber壳体进行d18O和Mg/Ca比值分析,重建了过去41万年热带辐合带南缘处的降雨记录。与基于中国黄土重建的位于热带辐合带北缘处的降雨记录进行对比显示,热带辐合带南、北缘的降雨在斜率周期上呈反相位变化(图1),表明过去41万年热带辐合带的纬向迁移受地球斜率的支配。

图1 热带辐合带南、北缘降雨记录对比

了进一步揭示斜率对热带辐合带的驱动机制,该团队将上述降雨记录与南半球副热带锋线(Subtropical Front, STF)纬向迁移、非洲南部厄加勒斯流(Agulhas Current)泄露量、以及大西洋经向翻转流(Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)强度等记录进行了对比,结合已有的模型研究结果,发现斜率高(低)值时,南半球副热带锋线的极向(纬向)迁移,会造成厄加勒斯流泄露量增大(减少),从而使得大西洋经向翻转流增强(减弱),并诱发北大西洋海冰覆盖减少(增加),进而导致热带辐合带向北(南)迁移(图2)。该机制的提出为深入认识高低纬海气联动提供了新范例。

图2 斜率、南半球副热带锋线(STF)、大西洋经向翻转流(AMOC)、北大西洋海冰覆盖(SI)与热带辐合带(ITCZ)关系示意图

我系古海洋团队张鹏副教授为第一作者和通讯作者,徐建教授为共同通讯作者。该研究的合作者包括德国基尔大学Ann Holbourn和Wolfgang Kuhnt教授以及自然资源部第一海洋研究所李铁刚和熊志方研究员。该研究由青岛海洋科学与技术试点国家实验室重大项目(2022QNLM050203)和国家自然科学基金项目(42176076、41776060和41830539)资助。

该文章是近两年该团队针对东印度洋海区水文和降雨主题发表的第二篇NI期刊文章,也是在威尼斯棋牌手机版2299A类期刊上发表的第三篇文章,链接分别如下:

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022GL100039

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JC017014

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019JD032125

此外,该团队前不久还在第四纪研究领域国际著名期刊《Quaternary Science Reviews》上发表了他们关于北半球冰量扩大期印尼穿越流中层水演化的最新研究成果(https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2022.107666),"中国大洋发现计划”予以了报道(https://mp.weixin.qq.com/s/BESvDCGz3llIxz3m0bxvnw)。