研究揭示北半球中纬度降水氧同位素变化多样性

作者：严涛 来源：中国科学报

近日，中国科学院地球环境研究所博士生李媛媛及其导师刘晓东研究员等利用包含水同位素分馏过程的全球气候模式获得的过去30万年瞬变模拟结果，针对北半球中纬度地区，特别是分别位于东、西半球的中纬度东亚和北美两个代表区，系统研究了其降水氧同位素轨道尺度变化的周期特征和物理机制。结果表明，中纬度东亚与北美降水氧同位素变化的主导周期和强迫因子不同，而且涉及的物理过程也不同。该研究成果发表于Paleoceanography and Paleoclimatology上。

降水氧同位素作为水中重要的示踪剂之一，被广泛用于指示水文循环过程和古气候重建，然而，由于北半球中纬度地区分辨率高、连续性好、时间跨度长的相关地质记录较少，因此对中纬度古降水同位素长期变化的了解至今仍非常有限，中纬度不同地区间降水氧同位素变化的差异也不清楚。

研究发现，虽然两个代表区年降水氧同位素比值（δ¹⁸O）都存在2.3万年、4.1万年和10万年周期，但MEA降水δ¹⁸O的主导周期为2.3万年，而MNA降水δ¹⁸O的主导周期为10万年。MEA降水δ¹⁸O的2.3万年主导周期是由岁差引起的太阳辐射变化驱动的，雨季（5-8月）西风环流的水汽输送是联系北半球太阳辐射（4-7月）与降水δ¹⁸O变化的关键过程；MNA降水δ¹⁸O的10万年主导周期受全球冰量起伏影响的冰期-间冰期循环控制，主要通过北美冰盖扩张与退缩引起的水汽输送改变及气温变化而实现。这些结果表明，北半球中纬度不同地区降水氧同位素轨道尺度变化的主导周期和强迫机制复杂多样。

北半球的东半球(a)和西半球(b)降水δ¹⁸O主导周期的空间分布。（课题组供图）

相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2024PA004914