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科学家揭示汉江流域降雨新机制

作者:谭亮成 文章来源:中国科学院地球环境研究所 发布时间:2017年12月27日

汉江上游地区是我国南水北调中线工程的水文补给区,也是陕西省引汉济渭工程的水源补给区。这一地区的降雨变化与陕南的环境及经济发展密切相关,也对南水北调中线工程和引汉济渭工程的水安全有重要影响。理解这一地区在不同时间尺度上的降雨变化及机制,对于科学制定汉江水资源可持续利用的战略规划有重要意义。然而,目前对于汉江上游地区全新世以来百年-十年尺度降雨变化的特征和机制尚不清楚。

中国科学院地球环境研究所研究员谭亮成联合国内外同行,以陕南祥龙洞的4根石笋为研究对象,重建了该地区过去6650年以来的高分辨率季风降雨变化历史。研究显示,该区石笋氧同位素记录在轨道-亚轨道尺度反映了东亚夏季风强度的变化,而在百到十年尺度上代表当地季风降雨的变化。中全新世以来,伴随着北半球夏季太阳辐射的减弱,祥龙洞石笋δ18O有逐步增加趋势,这和季风区其他石笋记录一致,揭示东亚夏季风的逐渐衰弱。然而,石笋的δ13C记录显示当地的降雨量并没有长期下降趋势。在移除石笋δ18O的长期变化趋势之后,研究人员发现了一系列准千年-,准百年-,57年-,36年-,22年-的变化周期。汉江上游地区在6500-6100、4850-4650、4390-3800、3590-2960、2680-2450、2050-1670以及1110-790 a BP期间季风降雨增多,其中4390-3800 a BP、3590-2960 a BP、2050-1670 a BP以及1110-790 a BP的降雨增多导致汉江上游的4次特大洪水事件。

此外,汉江上游地区在5800-4900、4640-4400、2950-2680、1670-1120以及790-650 a BP期间季风降雨减少。其中5800-4900 a BP和2950-2680 a BP的降雨减少分别对应北半球高纬的5.0ka和2.8ka冷事件。这两次冷事件均伴随着中国季风区从南到北的显著干旱。北大西洋淡水的注入导致西风急流南移加强,加之亚洲夏季风的减弱,延迟了西风南支的北跳时间,从而推迟了东亚夏季风的爆发和梅雨季节的开始,导致整个中国季风区降雨在5.0ka和2.8ka事件期间的同步下降。相反,在4.2ka事件和小冰期期间,汉江上游地区相对湿润。这两个时期的湿润状况在我国中部和南方地区也广泛存在,而与北方所观察到的显著干旱气候相反。研究人员提出这可能是由于该时期西风急流强度没有显著增强,而同时夏季风较弱,使雨带长期停留在偏南的地区,导致我国北方降雨减少而中部和南方地区降雨增多。

研究工作受到国家重点研发计划“亚洲季风变异及突变事件”、中科院“西部之光”重点项目、中科院青促会优秀会员项目等的资助,相关研究成果发表在Earth and Planetary Science Letters上。

责任编辑:刘玮
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