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青藏高原湖泊不对称扩张的机制:西风-季风相互作用在暖期的长期调控作用
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月19日 来源:Science Bulletin 18.8
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针对青藏高原(TP)湖泊空间扩张不平衡的驱动机制问题,研究人员通过24万年湖泊水位重建和模型模拟,揭示了西风-季风相互作用(WMI)在间冰期(MIS 7/5/1)对TP内流区湖泊扩张的调控作用,发现北半球冰量(NHIV)通过调整西风带位置影响降水格局。该研究为预测全球变暖下"亚洲水塔"水资源空间分异提供了古气候依据。
被称为"亚洲水塔"的青藏高原正面临严峻的水资源失衡挑战——卫星观测显示其内流区湖泊持续扩张而外流区萎缩,形成南北两极分化格局。这种奇特现象背后,西风带(MLW)与印度夏季风(ISM)的"拉锯战"被认为是关键推手。但一个根本问题悬而未决:在当前人为变暖背景下观察到的这种水文分异,究竟是短期波动还是长期气候规律?要回答这个问题,必须穿越时空,从地质历史中寻找答案。
中国科学院青藏高原研究所的研究团队在《Science Bulletin》发表突破性成果,首次重建了青藏高原南部当穹错-唐古拉雍错湖群24万年来三次间冰期(MIS 7/5/1)的湖泊扩张史。通过高精度释光测年技术(K-feldspar post-IR IRSL)构建的年代框架显示,每次暖期湖泊都呈现"V"型扩张模式,但幅度存在显著差异(MIS 5 < MIS 7或MIS 1)。更关键的是,这些波动与北半球冰量(NHIV)变化高度同步。研究团队进一步通过CESM1.2.2模型模拟揭示:NHIV减少会推动西风带南移,增强内流区降水,从而形成"北扩南缩"的湖泊扩张格局。这项研究首次证实西风-季风相互作用(WMI)驱动的水文空间分异是地质历史时期的持续现象,为预测未来变暖情景下"亚洲水塔"的水资源分布提供了古气候参照系。
关键技术方法包括:1) 采集青藏高原南部当穹错-唐古拉雍错湖群古湖岸沉积序列;2) 应用钾长石红外后激发释光技术(post-IR IRSL)建立高分辨率年代模型;3) 结合粒度分析和δ18O-δ13C同位素测定重建古水文;4) 通过沉积物钾含量(K)和叶蜡烷烃氢同位素反演古降水;5) 使用CESM1.2.2模型模拟不同NHIV下的气候响应。
【研究结果精要】
在海拔4465-4535 m的当穹错-唐古拉雍错湖群发现285米高的古湖岸线,其沉积序列完整记录了三次间冰期的高湖面事件。
释光年代学揭示MIS 7/5/1期湖泊扩张呈"V"型模式,其中MIS 5扩张幅度最小,与NHIV变化呈现反相位关系。
综合沉积指标与模型模拟表明:NHIV减少→西风带南移→内流区降水增加→湖泊扩张,这种机制在多个间冰期重复出现,证实WMI驱动的空间水文分异具有跨时间尺度稳定性。
这项研究从根本上改变了我们对青藏高原水循环演变规律的认识:当前观测到的"北扩南缩"并非特例,而是地质历史时期反复出现的固有模式。随着全球变暖持续,北半球冰盖进一步消融可能加剧这种空间失衡,使内流区面临更剧烈的湖泊扩张风险。该成果不仅为理解西风-季风相互作用(WMI)的长期行为提供了关键证据,更为"亚洲水塔"的水资源管理战略提供了深时视角的决策依据。正如研究者Hao Long团队强调的,未来气候预测模型必须充分考虑NHIV-WMI-水文响应的级联效应,才能准确评估青藏高原作为亚洲水安全枢纽的演变趋势。
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