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为解决热带澳大拉西亚全新世气候变化模式与机制存在争议、定量研究少等问题,研究人员分析澳大利亚北部吉拉文泻湖沉积物中支链甘油二烷基甘油四醚(brGDGTs),重建温度与 pH,发现气候变暖、酸化,ENSO 对气候转型影响大,为研究全新世气候提供新视角。
在地球的气候变迁长河中,全新世(Holocene)宛如一座特殊的 “桥梁”,连接着遥远的过去与当下。它起始于约 11700 年前,尽管被认为是相对气候稳定的时期,但其中的气候变化仍对全球生态、人类文明发展产生了深远影响。古气候重建研究揭示,全新世期间,温度和降水发生了显著变化,一些突发的气候事件甚至与古代文明的兴衰紧密相关。在如今人类活动对气候影响日益加剧的背景下,深入了解全新世的气候自然变化规律,对于准确评估当前人为变暖的进程、预测未来气候趋势至关重要。
热带澳大拉西亚,这片位于印度 - 太平洋暖池(IPWP)附近的区域,在全球气候系统中占据着关键地位。它涵盖了印度尼西亚群岛南部、新几内亚和澳大利亚北部,区域内的气候与全球气候紧密相连。然而,尽管众多研究表明该地区全新世的降雨变化与北半球气候变化、区域海表温度(SST)反馈密切相关,例如澳大利亚北部的湖泊沉积物和洞穴沉积物的 δ18O 记录显示,全新世中期以来持续干旱,这意味着印度尼西亚 - 澳大利亚夏季风(IASM)至少部分受厄尔尼诺 - 南方涛动(ENSO)的频率、强度和相位影响,但全新世期间低纬度和高纬度气候过程之间的相互作用仍未得到充分阐释。而且,有关热带澳大拉西亚全新世温度变化驱动因素的定量陆地温度重建研究相对匮乏。这些问题犹如层层迷雾,笼罩着热带澳大拉西亚全新世气候变化的研究领域,亟待揭开。
为了驱散这些迷雾,来自多个机构的研究人员(具体单位信息未明确)开展了一项针对热带澳大拉西亚全新世气候变化的研究。研究聚焦于澳大利亚北部的吉拉文泻湖(Girraween Lagoon),通过分析该泻湖沉积物中的支链甘油二烷基甘油四醚(brGDGTs),试图重建过去 10.4±0.1 千年的温度和水文气候变化情况。该研究成果发表在《CATENA》上,为该领域的研究提供了新的重要线索。
研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法:首先,对吉拉文泻湖的沉积物样本进行采集;接着,利用先进的分析技术对样本中的 brGDGTs 进行提取和分析;最后,借助特定的校准方法,如利用热带湖泊特定的 brGDGT 校准来重建全新世平均年气温(MAAT) 。
研究结果
- brGDGTs 的分布特征:在吉拉文泻湖沉积物中,brGDGT - Ⅰa 在所有样本的 brGDGTs 分布中占主导地位,平均相对丰度达到 82.6%。brGDGTs - Ⅰb、Ⅰc、Ⅱa 和 Ⅱa’的相对丰度也较为可观,分别为 7.4%、1.2%、3.2% 和 2.1% 。而其他五甲基和六甲基化的 brGDGTs 相对丰度很低,均值普遍低于 0.1%。总体而言,brGDGTs 以四甲基化系列为主。
- 全新世温度重建:通过热带湖泊特定的 brGDGT 校准重建的全新世平均年气温显示,过去 10.4±0.1 千年澳大利亚北部呈现长期变暖趋势,升温幅度达 2°C。这一整体变暖模式与其他基于 brGDGT 的陆地温度、热带澳大拉西亚地区基于烯酮的海表温度以及模型模拟结果基本一致,但与基于浮游有孔虫 Mg/Ca 古温度计推断的温度结果不同。
- pH 值重建与酸化原因:重建的 pH 值表明,全新世期间吉拉文泻湖发生了显著的酸化过程。这主要是由于澳大利亚北部水文气候变化导致来自下层碳酸盐溶洞的碱性水输入减少,同时沉积物中有机物产酸增强。
- ENSO 对气候的影响:结合其他代用指标记录,研究认为 ENSO 的变化在热带澳大拉西亚从凉爽湿润到温暖季节性干燥的气候转变中发挥了重要作用 。
研究结论与讨论
此次研究通过对吉拉文泻湖沉积物中 brGDGTs 的分析,成功重建了全新世的温度和 pH 记录。温度重建揭示了澳大利亚北部过去 10.4±0.1 千年的长期变暖趋势,这一结果与多种其他气候指标和模型模拟相符,为该地区全新世气候变暖提供了有力证据。而 pH 值重建则首次明确了吉拉文泻湖在全新世的酸化过程及其原因,丰富了对该地区古环境变化的认识。
ENSO 对热带澳大拉西亚气候转型的重要影响,为理解该地区全新世气候演变机制提供了关键线索。这不仅有助于完善区域气候模型,还为预测未来气候趋势提供了更可靠的依据。研究人员利用 brGDGTs 这一指标,为全新世气候变化研究提供了新的视角和方法,在一定程度上解决了之前研究中存在的问题,填补了相关研究的空白,为后续深入探究热带澳大拉西亚乃至全球全新世气候变化奠定了坚实基础。但研究也存在一定的局限性,例如可能受到其他未考虑因素的影响,未来还需要更多的研究加以完善和补充 。