NC:南北半球熱量不平衡調(diào)控全新世亞洲-澳大利亞季風(fēng)演化

亞洲-澳大利亞季風(fēng)系統(tǒng)是世界上最典型的跨赤道耦合季風(fēng)系統(tǒng)。在季節(jié)尺度上，一個(gè)半球的冬季風(fēng)通?？梢酝ㄟ^(guò)跨赤道氣流與另一個(gè)半球的夏季風(fēng)耦合聯(lián)系。但是，在軌道尺度的古氣候演變中，這種跨赤道的季風(fēng)耦合作用是否依然存在，目前尚缺乏有效證據(jù)。來(lái)自南半球澳洲大陸北部季風(fēng)區(qū)高分辨率古氣候記錄的不足，是限制我們充分理解亞-澳季風(fēng)動(dòng)力機(jī)制的短板。前人研究曾嘗試將中國(guó)石筍與南美石筍進(jìn)行對(duì)比來(lái)解析兩半球季風(fēng)的演化，并提出軌道尺度低緯季風(fēng)主要受太陽(yáng)輻射調(diào)控的觀點(diǎn)。但是，南美季風(fēng)與亞洲季風(fēng)并不隸屬同一跨赤道季風(fēng)系統(tǒng)，本身缺乏直接的動(dòng)力聯(lián)系，疊加石筍氧同位素季風(fēng)指示意義的爭(zhēng)議，讓這一觀點(diǎn)存在不確定性。

中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所晏宏研究員團(tuán)隊(duì)，通過(guò)與澳大利亞學(xué)者的合作，從澳洲北部熱帶季風(fēng)區(qū)Bromfield Swamp湖獲取了長(zhǎng)5.13米的沉積巖心，重建了過(guò)去13500年澳大利亞夏季風(fēng)的變化。結(jié)果表明，早全新世11000年-7800年期間，澳大利亞夏季風(fēng)呈減弱趨勢(shì)，與南半球夏季太陽(yáng)輻射增強(qiáng)的現(xiàn)象不匹配，暗示低緯太陽(yáng)輻射并不是調(diào)控?zé)釒Ъ撅L(fēng)變化的唯一驅(qū)動(dòng)因素。通過(guò)與北半球古氣候記錄的對(duì)比分析，研究團(tuán)隊(duì)提出，早全新世北半球冰蓋撤退導(dǎo)致的東亞冬季風(fēng)減弱，通過(guò)削弱跨赤道氣流顯著影響了澳洲夏季風(fēng)的強(qiáng)度，這一結(jié)果為軌道尺度上兩半球季風(fēng)的跨赤道耦合聯(lián)系提供了證據(jù)。

進(jìn)一步的研究表明，亞洲和澳洲夏季風(fēng)在全新世幾乎是完全反向變化，這種耦合關(guān)系主要受到了兩半球熱量不平衡（Thermal Imbalance）的調(diào)控，可用溫度梯度表征。早-中全新世，北半球高緯冰蓋撤退，北半球變暖，熱量赤道偏向北半球，ITCZ北移，亞洲夏季風(fēng)增強(qiáng)，澳洲夏季風(fēng)減弱；中-晚全新世，冰蓋基本消退完畢，北半球夏季太陽(yáng)輻射減弱，南半球夏季太陽(yáng)輻射增強(qiáng)，熱量赤道南移驅(qū)動(dòng)ITCZ南移，亞洲夏季風(fēng)減弱，澳洲夏季風(fēng)增強(qiáng)。這一理論同樣適用于新仙女木事件（YD），古氣候記錄集成結(jié)果顯示，該時(shí)期亞澳季風(fēng)區(qū)也大體呈北干南濕的空間模態(tài)，與北大西洋淡水注入導(dǎo)致AMOC減弱，北半球變冷，熱量赤道南移相對(duì)應(yīng)。

該研究不僅為軌道尺度兩半球季風(fēng)跨赤道耦合作用提供了實(shí)證，還明確提出兩半球熱量不平衡是調(diào)控季風(fēng)的主要?jiǎng)恿Γ?yáng)輻射只是導(dǎo)致兩半球熱量不平衡的一個(gè)因素，而不是全部。成果以“Modulation of inter-hemispheric temperature gradients on the Holocene Asian-Australian summer monsoon”為題發(fā)表于Nature Communications雜志。中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所晏宏研究員為通訊作者，西安地球環(huán)境創(chuàng)新研究院石歌博士為第一作者。研究由來(lái)自中國(guó)、澳大利亞及印度尼西亞多家單位的國(guó)際團(tuán)隊(duì)合作完成，得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及黃土科學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目資助。

Shi, G., Yan, H*., Zhang, W. et al. Modulation of inter-hemispheric temperature gradients on the Holocene Asian-Australian summer monsoon. Nat Commun (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-67951-7.

圖1 澳大利亞北部季風(fēng)區(qū)Bromfield Swamp采樣點(diǎn)位置

圖2 澳大利亞Bromfield Swamp多指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

圖3 亞澳季風(fēng)區(qū)記錄對(duì)比

圖4?亞澳季風(fēng)區(qū)YD水文記錄空間分布