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化石大数据和气候模型共同揭示了新生代青藏高原气候演变及其驱动因素

时间:2022-06-17  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:赵佳港,李树峰     打印  字体: 关闭

   青藏高原的形成与演变是新生代全球最为重要的地质构造运动之一,研究该区域的气候演变,可为探讨高原生长与气候变化以及生态环境变化的耦合关系提供重要科学依据。但青藏高原地区由于受高原生长和新特提斯洋退却等因素的影响,该地区气候存在更为显著的区域影响因素。青藏高原在长时间尺度上的古气候如何演变,驱动的主要机制是什么,还缺乏综合性的深入研究。

  地球科学大数据与模型模拟结合已成为研究地球环境变化与生物演化的重要手段。植物化石和模型模拟可以相互验证,互为补充,深化我们对地质历史时期古气候演变的理解。研究综合青藏高原地区已发表的古近纪和新近纪48个化石点的植物化石数据,采用生物气候分析法和联合概率密度函数法定量重建了青藏高原地区的古气候,并利用英国布里斯托大学哈德莱中心海气耦合模式HadCM3L模型进行了古近纪和新近纪不同地质历史时期的古气候模拟。通过综合对比植物化石数据、古气候模拟和其他代理指标恢复的古气候,结果表明:在新生代全球气候变冷和青藏高原隆升的影响下,青藏高原地区的气候呈现逐渐变冷的趋势。尤其是自晚始新世以来,青藏高原的快速隆升使该区域气候变化更加显著:温度由之前的纬度分布格局转变为由地形地貌主导的分布格局,随着青藏高原东北向生长,温度降低和降水减少的范围向高原的东北方向扩展。 

  这一研究整合了青藏高原科学考察几十年来的植物化石数据,尤其是近年来第二次青藏高原科学考察研究的成果,首次将青藏高原植物化石和古气候数值模拟结合,对青藏高原新生代气候演变及其驱动因子进行了深入探讨,表明高原抬升等地质构造活动对该地区的气候和生态环境具有重要驱动作用。这对我们进一步理解青藏高原新生代以来的地质构造-气候-生态环境演变之间的耦合关系提供了重要科学线索。 

  相关研究成果以古近纪至新近纪青藏高原的气候演变及其驱动因素(The Paleogene to Neogene climate evolution and driving factors on the Qinghai-Tibetan Plateau)为题,发表在《中国科学:地球科学》及该期刊英文版Science China: Earth Sciences上。版纳植物园古生态研究组硕士研究生赵佳港为该论文第一作者,导师李树峰副研究员苏涛研究员为共同通讯作者。该研究得到了中国科学院第二次青藏高原综合科学考察研究项目、国家自然科学基金面上项目和云南省自然科学基金项目资助。 

1. 全球CO2浓度(a), 以及全球温度(b)和模型模拟(d)、不同指标定量重建((e)~(g))青藏高原温度的比较

(a) 新生代全球CO2浓度曲线改自Tierney(2020)通过综合多种代理指标恢复的全球CO2浓度, 误差为1σ; (b) 新生代全球温度曲线改自Westerhold(2020)通过深海底栖有孔虫氧同位素恢复的温度曲线; (c) 模型模拟的青藏高原不同时期的海拔高度

2. 联合概率密度函数法(点和圆圈)和模型模拟年均温的比较

图中棕色曲线为3000米等高线

   

   

 

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