利用莫桑比克海峽北部約40米長的深海泥沙巖芯,通過測量微小化石殼體中封存的化學指紋及數(shù)值模擬,英國卡迪夫大學和圣安德魯斯大學、臺灣大學聯(lián)合中科院青藏高原所等單位學者,重建了過去120萬年來各冰期旋回的海水溫度和鹽度的變化。研究發(fā)現(xiàn),隨著冰期旋回周期性的海平面下降,印度洋海表鹽度有規(guī)律的升高,并在盛冰期達到峰值后隨著冰消期的爆發(fā)迅速下降。
北京時間5月10日23:00,該研究成果發(fā)表于國際學術(shù)期刊《自然》(《Nature》)。
“亞熱帶陽光照射充足,海水蒸發(fā)會導致海水變咸?!痹撐恼碌牡谝蛔髡?,臺灣大學Sophie Nuber博士解釋道?!巴ǔG闆r下,由于印尼貫穿流的存在,印度洋海水會被來自太平洋的淡水稀釋;但全球海平面的下降削弱了淡水輸入,導致印度洋鹽分不斷積累。”
冰期發(fā)展階段,大陸冰蓋通過囤積來自海洋蒸發(fā)的淡水,致使全球海平面下降(盛冰期全球海平面下降可達120米),印度尼西亞群島因此逐漸變成陸地,切斷了太平洋淡水進入印度洋的通道,即印尼貫穿流。
海平面變化引起的印尼貫穿流、印度洋海表鹽度以及厄加勒斯洋流之間的協(xié)同演變
SEC: 南赤道流;AL: 阿古拉斯泄漏;ITF: 印尼貫穿流;IO:印度洋;Retroflection: 回流 a, 在冰期發(fā)展的初期(全球海平面下降不超過50米時),印度尼西亞群島大半位于海平面之下,生成了較強的印尼貫穿流(Indonesian Through Flow,ITF),并沿著南赤道暖流(South Equator Current, SEC)將來自太平洋的淡水帶入印度洋。此時非洲南部亞熱帶鋒面(Subtropical Front,SF)位置偏南,厄加勒斯泄漏(Agulhas Leakage,AL)強度適中。b, 在冰期發(fā)展的后期(全球海平面下降超50米),印度尼西亞群島附近海域面積大量減少,導致ITF減弱,減少進入印度洋的淡水。同時, SF向北移動導致AL減弱。c,冰消期初期,由于印度尼西亞群島附近陸地仍然暴露在外(全球平均海平面仍比當前要低50米以上),ITF仍然較弱。然而,SF向南移動導致AL的恢復,從而將印度洋的高鹽水釋放到南大西洋。
“在冰期發(fā)展階段,印度洋逐漸變成一個咸水庫,儲存著未被淡水稀釋的高鹽水”該文章的主要作者,中科院青藏高原所張旭研究員解釋道,“而在冰消期,位于南非南部的厄加勒斯洋流逐漸恢復,如同打開了咸水庫的泄洪閘,使得高咸水快速涌入大西洋,促進了大西洋環(huán)流系統(tǒng)的恢復”。
“十多年前,我們就發(fā)現(xiàn)大西洋環(huán)流系統(tǒng)在冰消期時經(jīng)歷過大幅度減弱”,該文章的作者之一,卡迪夫大學的Steve Barker教授說道,“我們的最新結(jié)果表明,導致該環(huán)流恢復的動力(高咸水)來自于幾萬公里以外的印度洋?!?nbsp;
目前,向北大西洋輸送高溫高鹽水的洋流仍處于活躍狀態(tài),但隨著全球溫度的不斷升高,兩極冰蓋的融化,北大西洋和南大洋海水不斷被稀釋,這可能導致該洋流的減弱,并引發(fā)一系列的氣候連鎖反應。
我們的研究進一步證實了氣候系統(tǒng)各部分是密切連接在一起的,牽一發(fā)而動全身?!痹撐恼碌闹饕髡呤グ驳卖斔勾髮WJames Rae博士表示,“全球變暖造成的某一地區(qū)海洋環(huán)流及海水性質(zhì)的變化可對地球另一側(cè)的氣候產(chǎn)生巨大影響!因此我們需要阻止全球變暖,防止這些關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)的平衡被打破?!?nbsp;
該文章的主要作者,中科院青藏高原所張旭研究員為地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置用戶,他在文章中對地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置的支持進行致謝。
國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”(簡稱“寰”)是我國建成的首個具有自主知識產(chǎn)權(quán)、以地球系統(tǒng)各圈層數(shù)值模擬軟件為核心的專用模擬裝置,具備地球系統(tǒng)的模擬推演、氣候-環(huán)境-生態(tài)的預測預報等多項能力,是引領(lǐng)我國地球系統(tǒng)科學研究水平步入國際前列的國之重器。
“寰”的建設(shè)法人是中國科學院大氣物理研究所,共建單位為清華大學?!板尽弊鳛榈厍蛳到y(tǒng)數(shù)值模擬的綜合實驗平臺,現(xiàn)已全面開放共享,包括軟件、數(shù)據(jù)、硬件等,用戶可登陸中國科學院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施共享服務(wù)平臺(http://www.jpspopfiles.com) ,提交申請。依托“寰”產(chǎn)出的科研成果,需致謝國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”。
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