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新研究發現“彗星撞擊”事件可能并不是觸發新仙女木事件的原因

寒冷氣候的標志植物仙女木被用來命名北歐地區出現的寒冷事件。課題組供圖

寒冷氣候的標志植物仙女木被用來命名北歐地區出現的寒冷事件。課題組供圖

(神秘的地球uux.cn報道)據交大新聞網:9月8日,美國科學院院刊Proceedings of the National Academy of Sciences雜志刊登了西安交通大學全球環境變化研究院程海教授團隊的論文——“新仙女木事件的年代與結構及其指示的氣候機制”(Timing and Structure of the Younger Dryas Event and Its Underlying Climate Dynamics)。

新仙女木(Younger Dryas,簡稱“YD”)事件是發生在距今12900-11600年前的一次氣候快速變冷事件,對全球氣候-生態環境和人類發展進程均產生了重要影響。盡管這可能是目前為止研究最為充分、地質證據最多的一次千年尺度氣候突變事件,然而,其精確起止時間、內部精細結構和氣候觸發-響應機制仍存在較多爭議。本研究基于亞洲季風-西風區、北高緯和南美季風區等多個地區的石筍樣品,利用高精度U-Th定年、生長紋層計數和穩定同位素測試分析,獲得了全球多個不同氣候系統下高精度年齡控制的YD氣候變化記錄。通過與南、北極冰芯記錄精細對比發現的高、低緯氣候變化關系極大地促進了我們對氣候突變事件觸發-響應過程的理解。本研究表明石筍記錄在改進由冰芯記錄建立的晚第四紀全球氣候對比年代標尺方面表現出了極大潛力,使得高、低緯地區氣候突變事件的滯后-超前關系精細對比成為了可能。

本研究利用西班牙石筍記錄對格陵蘭冰芯年代進行了精確校準。結果表明格陵蘭冰芯在YD階段的年齡是可靠的,而其年齡誤差可由原來的100-140年降低為20-40年,校準后YD事件的精確起、止時間分別為距今12870±30和11700±40 年。石筍-冰芯記錄綜合對比發現,亞洲季風-西風區的YD事件開始時間約為距今12890±20年,與北大西洋地區在誤差范圍內是一致的,而亞洲季風-西風區YD事件開始階段的持續時間更長。南極冰芯記錄的YD事件開始時間為距今12770±110 年,晚于格陵蘭地區約100年。表明YD開始時中、低緯地區氣候對高緯氣候變化響應迅速,而海洋反饋作用使其響應過程變長,氣候信號表現為從北高緯經中、低緯向南半球高緯地區的傳遞過程。亞洲季風-西風區YD事件的結束時間是一致的,約為距今11700 年,而其結束過程的持續時間要長于北大西洋地區。南極冰芯記錄的YD結束時間為距今11900±80年,早于格陵蘭地區的距今11700±40 年;而熱帶低緯和南半球提前于大西洋和亞洲季風-西風區600年便表現出向YD結束階段轉變的氣候信號。表明熱帶地區或南半球可能首先引發了YD事件的結束,然后表現出向亞洲季風-西風區和北大西洋地區的氣候信號傳遞。

本研究還發現“慧星撞擊”事件可能并不是觸發YD事件的原因,因為經石筍校準的格陵蘭冰芯記錄的YD事件開始時間(距今12870±30年)要早于慧星撞擊時間(距今12820年的“富鉑”粉塵異常)約50年。另外,本研究還提出在進行高、低緯氣候變化精細對比時,“拐點法”要比傳統應用的“中值點法”更具科學性。

該研究由西安交通大學程海教授牽頭組織開展,同位素實驗室張海偉副教授等多名師生、因斯布魯克大學Christoph Spötl教授、加利福尼亞州立大學Ashish Sinha教授以及西班牙、美國、巴西和中國多名學者共同參與完成。

程海教授于2010年任職于西安交通大學全球環境變化研究院,并建立了同位素實驗室。共發表SCI論文450余篇,含30篇Science和Nature文章。2015年當選國際地球化學學會會士,2017年當選美國地球物理聯合會會士(AGU Fellow);2019年榮獲美國地球物理聯合年會“Emiliani Lecturer”稱號,是該講座設立以來第21位演講者,也是首位華人演講者。論文被引用5萬余次(H-因子94,Google Scholar)。在2014-2019年連續入選湯森路透/科睿唯安(Thomson Reuters/Clarivate Analytics)全球高被引科學家和愛思唯爾(Elsevier)中國高被引學者,在地球科學領域(ESI,科學網)的世界引文排名是第17位。

這項研究成果既是依托于西安交通大學同位素實驗室,又得到了國家自然科學基金和美國自然科學基金的聯合資助。

論文信息:

Hai Cheng, Haiwei Zhang, Christoph Spötl, Jonathan Baker, Ashish Sinha, Hanying Li, Miguel Bartolomé, Ana Moreno, Gayatri Kathayat, Jingyao Zhao, Xiyu Dong, Youwei Li, Youfeng Ning, Xue Jia, Baoyun Zong, Yassine Ait Brahim, Carlos Pérez-Mejías, Yanjun Cai, Valdir F. Novello, Francisco W. Cruz, Jeffrey Severinghaus, Zhisheng An, R. Lawrence Edwards. Timing and Structure of the Younger Dryas Event and Its Underlying Climate Dynamics. 2020.Proceedings of the National Academy of Sciences.

論文鏈接:https://www.pnas.org/content/early/2020/09/01/2007869117

相關報道:彗星撞擊可能不是觸發新仙女木事件原因

(神秘的地球uux.cn報道)據中國科學報(張行勇):西安交通大學全球環境變化研究院教授程海團隊在新仙女木事件的年代、結構及其指示的氣候機制研究中取得進展,發現“彗星撞擊”事件可能并不是觸發新仙女木事件的原因。相關成果9月8日發表于美國《國家科學院院刊》。

新仙女木事件是發生在距今12900—11600年的一次氣候快速變冷事件,對全球氣候—生態環境和人類發展進程均產生了重要影響。它的名字由來是在歐洲這一時期的沉積層中,發現了北極地區的一種草本植物仙女木的殘骸。這是目前為止研究最為充分、地質證據最多的一次千年尺度氣候突變事件。然而,其精確起止時間、內部精細結構和氣候觸發—響應機制仍存在較多爭議。

該研究基于亞洲季風—西風區、北高緯和南美季風區等多個地區的石筍樣品,利用高精度U-Th定年、生長紋層計數和穩定同位素測試分析,獲得了全球多個不同氣候系統下高精度年齡控制的新仙女木事件氣候變化記錄。在此基礎上,與南、北極冰芯記錄精細對比發現的高、低緯氣候變化關系,極大促進了人們對氣候突變事件觸發—響應機制的理解。

程海介紹,該研究利用西班牙石筍記錄對格陵蘭冰芯年代進行了精確校準,結果表明格陵蘭冰芯在新仙女木事件階段的年齡是可靠的,而其年齡誤差可由原來的100~140年降低為20~40年,校準后新仙女木事件的精確起止時間分別為距今12870±30年和11700±40年。石筍—冰芯記錄綜合對比顯示,亞洲季風—西風區的新仙女木事件開始時間約為距今12890±20年,與北大西洋地區在誤差范圍內是一致的,而亞洲季風—西風區新仙女木事件開始階段的持續時間更長。南極冰芯記錄的新仙女木事件開始時間為距今12770±110年,晚于格陵蘭地區約100年。

研究表明在新仙女木事件開始時,中、低緯地區氣候對高緯氣候變化響應迅速,而海洋反饋作用使其響應過程變長,氣候信號表現為從北高緯通過中、低緯向南半球高緯地區的傳遞過程。

亞洲季風—西風區新仙女木事件的結束時間是一致的,約為距今11700年,而其結束過程的持續時間要長于北大西洋地區。而南極冰芯記錄的新仙女木事件結束時間為距今11900±80年,早于格陵蘭地區的距今11700±40 年。

“熱帶低緯和南半球提前于大西洋和亞洲季風—西風區表現出向新仙女木事件結束階段轉變的氣候信號。表明熱帶地區或南半球可能首先引發了新仙女木事件的結束,然后表現出向亞洲季風—西風區和北大西洋地區的氣候信號傳遞! 程海補充道。

因為經石筍校準的格陵蘭冰芯記錄的新仙女木事件開始時間要早于彗星撞擊時間,該研究最后認為“彗星撞擊”事件可能并不是觸發新仙女木事件的原因。

相關論文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.2007869117




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