古季风有何奥秘?科学家在这种物质中发现了

▲图说:季风降水将赤道地区的水汽输送到西南沙漠地区,使得该地的自然景观相对于世界其他沙漠呈现出更加明显的生物多样性。

通过分析数千年来积累在深海沉积物中的陆生植物叶蜡痕迹,美国亚利桑那大学的研究团队重建了墨西哥北部季风活动的历史资料,并于9月3日将研究结果在线发表在《自然·地球科学》(Nature Geoscience)杂志上。该研究结果帮助解决了一个长期存在争议的问题——季风活动是否会随着覆盖整个北美的冰盖带来的寒冷而停止,或者仅仅是被抑制了?

根据最新研究,在两万年前的末次盛冰期时,猛犸象和其他史前巨兽正在现在的墨西哥北部和美国西南部漫游,当时夏季的降雨占了年降雨量的35%(如今这一比例是70%)。夏季风带来了赤道地区的水汽,缓解了美国西南部、墨西哥西北部的夏季高温和干旱,也使得索诺兰沙漠成为最具生物多样性的沙漠之一。论文的第一作者Tripti Bhattacharya说:“虽然季风是西南沙漠的标志性特征,但是我们对它的长期变化却知之甚少。我们发现西南季风在冰期并没有完全停止,只是受到了抑制。虽然当时大气环流急剧变化,但季风存在区域持续性的气候特征。”

之前的研究中并没有得到确定性的结果,一部分的原因是由于我们所能得到的历史资料是片段的,而不是连续的。有一些研究者也通过分析土壤中的化学信号和保存在贝丘中的植物得到了有价值的研究,表明在末次冰期,季风是持续存在的。而另一些基于气候模式的研究则认为末次冰期时季风中断了。

Bhattacharya和她的共同作者使用新方法发现了一本被遗忘的、未被打开的“气候记录册”。在海平面以下1000米,加利福尼亚湾的缺氧地带,由于沉积物很大程度上不会受到食腐者和微生物活动的干扰,因此共同作者Tierney和她的团队能从海底泥中分离出叶蜡化合物,而这种化合物可以用于重建干旱期和雨期。季风降水中含有更多的氘元素(氢元素的同位素,相对原子质量大于常见氢元素),主要来源于赤道水汽中的重水。而冬季降水信号中氘元素比例较小。将保存下来的植物叶蜡中同位素比例与加州海湾地区的季风降水联系,我们可以拼接出西南地区历史季风活动。

了解历史季风有利于我们更好的预测未来全球变暖情境下的季风变化。Bhattacharya认为虽然不能完全以历史情况来推论,但它却是一个帮助我们理解区域气候变化的自然实验。如果我们能很好的理解过去区域气候变化对于全球气候变化的响应,那么我们就能更好的预测区域气候对于未来气候变化的响应。

Tierney说:“现在的问题是——对于全球变暖情境下季风的变化,各模式之间存在模拟结果不一致的情况。”我们的研究也可以帮助搞清楚为什么模式之间存在不一致,以及为预测未来的情景提供一些限制条件。为了验证冷期季风变弱,暖期季风变强的假设,Tierney团队未来打算关注末次间冰期和上新世时期(大气中温室气体与如今相当)的季风变化。

编译:安谧

审稿:阿淼

责编:南熙