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科研成果
应用湖泊沉积物定量评估西昆仑山全新世冰川融水变化
2021-03-14 11:16:03 来源:中科院青藏所 作者: 【 】 浏览:166次 评论:0

  以青藏高原为核心的第三极地区,广泛分布着陆地冰川和湖泊,被称为“亚洲水塔”,其冰川融水变化与世界三分之一人口的水资源安全息息相关。但是受现有冰川和古冰川研究方法限制,很难对青藏高原长时间尺度(如全新世或更老)冰川消融机制开展系统研究,不同区域冰川对气候变化的响应存在差异,对青藏高原冰川消融变化机制的认识仍存在不足。

  为获得长时间尺度冰川定量消融记录,中科院青藏高原所古生态与人类适应团队侯居峙研究员及其合作者利用湖泊沉积物重建青藏高原过去长时间尺度、连续、高分辨率的冰川消融量记录,选择青藏高原西北部的郭扎错开展研究。郭扎错位于极端严酷的高寒干旱气候区,海拔5086米,年降水小于100mm,年均温在零摄氏度以下。而青藏高原湖泊具有强烈的碳库效应,尤其在高原西部的西昆仑山地区,陆地植被稀疏,在湖泊沉积物中没有明显的陆生植物残体可用于14C定年;郭扎错主要受西昆仑冰川消融补给,冰川融水使得碳库效应更加复杂。研究团队通过郭扎错沉积物古地磁长期变(PSV)与区域PSV合成记录对比,建立了可靠的年龄控制(图1),为进一步重建冰川消融量奠定基础。关于郭扎错的年代学研究成果以“Refined dating using palaeomagnetic secular variations on a lake sediment core from Guozha Co, northwestern Tibetan Plateau”为题,在线发表于国际年代学期刊《Quaternary Geochronology》(https://doi.org/10.1016/j.quageo.2020.101146)。

图1 通过PSV记录对比确定郭扎错沉积物岩芯年代框架

  (a)、(c)为郭扎错磁倾角、相对磁偏角记录;(b)、(d)为东亚合成磁倾角、相对磁偏角记录;(e)郭扎错沉积物岩芯年代框架(黑线)与沉积速率(红线)

  在获得可靠年龄控制基础上,研究团队将沉积物岩芯中细粒碳酸盐氧同位素(δ18O)作为评估入湖冰川融水水量的指标,定量重建全新世西昆仑山冰川消融记录。相比于郭扎错湖水,冰川融水的δ18O显著偏负。因此,当较多的冰川融水进入湖泊时,湖水δ18O偏负;当较少的冰川融水进入湖泊时,湖水δ18O偏重。基于此,研究团队利用水文-同位素平衡模型,应用郭扎错沉积物全新世δ18O记录计算冰川融水量的变化,通过郭扎错流域冰川面积与西昆仑冰川面积的比值估算全新世西昆仑冰川消融量(图2)。计算结果显示,9.5-8.5 ka西昆仑冰川消融量比现今多~28.62± 25.76 Gt;1.3-0.5ka西昆仑冰川消融量比现今少~24.53±25.02 Gt。全球夏季温度重建记录表明,伴随着热带辐合带的北移,全新世早期夏季温度较高,这些变化可以通过正积温(PDD)模型得到验证。在青藏高原全新世早期,较高的夏季温度与夏季PDD将产生更高的冰川消融潜力。由于全新世PDD主要受轨道参数控制,而轨道参数的变化会导致夏季的长短和强度改变,因此PDD模型与冰川融水记录之间的相关性同样表明全新世西昆仑山冰川消融受太阳辐射量控制。这一研究不仅获得全新世西昆仑冰川消融量变化,也扩宽了高寒区古湖沼学的研究领域。该成果以“Quantitative estimates of Holocene glacier meltwater variations on the Western Tibetan Plateau”为题,在线发表在国际知名地学期刊《Earth and Planetary Science Letter》(https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.116766)。

  上述成果的第一作者均为我所在读博士生栗粲圪,通讯作者为侯居峙研究员。该研究得到了国家自然科学基金(41772178, 41601205,91747207)、国家重点研发计划(2018YFA0606400)、第二次青藏高原综合科学考察研究专项(2019QZKK0601)及中国科学院A类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”(XDA20090000)的联合资助。

(古生态与人类适应团队供稿)

图2全新世西昆仑山冰川融水记录


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