中国科学院地球环境研究所基于叶蜡氢同位素揭示中晚全新世过渡期青藏高原融水事件

青藏高原的大量水资源以固态形式保存在冰川和冻土中。全球升温加速着高原的冰川和永久冻土的退化,融水对生态环境的影响也逐渐增强。在这种背景下,过去融水变化研究也日益受到关注。了解过去融水事件发生的时间、区域、诱因及其环境效应,将为未来预测和应对提供帮助。如何获取可信的融水记录一直是该研究中的关键问题。

近期,地球环境研究所“极端气候事件及影响”团队(EXCEIS)报道了青藏高原东北部同一区域的黄土和泥炭叶蜡氢同位素(δDwax)记录(图1)。黄土古土壤序列位于山前平原,松散的土壤结构决定了春季融水会快速下渗,对夏季土壤水影响小,因此黄土δDwax记录主要反映夏季降水δD变化。而泥炭剖面位于山间谷地,致密的土壤结构导致春季融水下渗缓慢从而长期聚集于地表,泥炭δDwax记录中除降水δD信息外还额外保留了融水δD信息。因此,可以基于黄土和泥炭δDwax记录计算融水比例,从而揭示过去融水变化历史(图2)。

研究结果显示,青藏高原东北部在中-晚全新世过渡期间曾出现过一次持续1500年的融水事件。该事件和亚洲内陆多地5-3ka间的大幅增温事件同步,因此局地的异常升温可能是该融水事件的主要原因。融水事件中,湖泊藻类和细菌的种群和生物量也发生了剧烈波动,显示融水增加对区域生态产生过强烈影响(图3)。同时,青藏高原至中亚的很多区域的水同位素记录在3-5ka间都呈现阶段性的偏负,这与低纬地区降水同位素记录有所不同。因此我们推测,作为中-晚全新世过渡期间亚洲内陆气候系统重组的结果,该融水事件可能普遍存在于亚洲内陆的冰川冻土区。

该研究近日发表于地学期刊Quaternary Science Reviews,王政研究员为通讯作者。研究得到国家重点研发计划项目(2023YFF0804300)、云南基础研究计划项目、香港研究资助局项目和国家自然科学基金委的共同资助。

全文详见 Zheng Wang, Fan Zhang, Xiangzhong Li, Meng Xing, Yunning Cao, Huanye Wang, Jing Hu, Hongxuan Lu, Jibao Dong, Hu Liu, Zhonghui Liu, and Weiguo Liu, A substantial meltwater event on the northeastern Tibetan Plateau during the middle to late Holocene transition. Quaternary Science Reviews, 2024. 344: 108996. doi.org/10.1016/j.quascirev.2024.108996.

1 研究区地图,黄土和泥炭剖面位于青藏高原东北部青海湖周边地区

2 青藏高原东北部黄土和泥炭δDwax记录计算当地融水比例变化

3 中晚全新世过渡期融水事件和湖泊生物指标的对比


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