新京报快讯(记者 张璐)由于缺乏历史气象记录,研究某一地区的长期降水规律是个难题。


近日,中国科学技术大学周鑫教授研究组与国内外学者合作,利用湖泊沉积物重建了我国江淮地区的季风降水演变历史记录,发现过去一千余年该地区的降水趋势总体呈“先干后湿”,并认为主要由太平洋海水温度变化所致。了解降水规律和机制,对应对未来的旱涝灾害意义重大。

 

湖底岩心揭露千年气候变化

 

江淮地区包括豫南、皖中、苏中等地。周鑫研究组与国内外学者,在地处江淮的安徽滁州女山湖开展研究。在平均水深2.7米的女山湖湖底,科研人员钻取了超过15米长的圆柱体岩心(沉积物)。


科研人员在女山湖钻取岩心。受访者供图

 

在湖底,不同年代的沉积物一层层累积,其中的一些物理、化学或生物指标可用于反映当时的沉积环境和气候条件。周鑫介绍,他们把沉积物分割成一个个样品进行实验分析,先挑选沉积物中的植物种子、木块等,通过碳14测年的方法,精准确定年代。


科研人员在分割岩心。受访者供图

 

同时,沉积物的颜色、元素、颗粒大小等指标,可以反映水位高低、湖面大小,多指标相互验证,能推断降雨变化。 

 

找到“好的记录”

 

此前,与中国北方、华南地区相比,能反映江淮地区降水长期演变的“好记录”较少。周鑫说,好的记录包括两方面,一是年代要准确。“我们用碳14方式定年,需要沉积物中有合适的材料,比如用植物种子、木头等材料,定年比较准确,但在江淮区域的自然地层中,很难找到这些材料。”

 

二是沉积物样品分辨率高。分辨率越高,单个样品代表的时间越短。他举例说,长长的岩心会被切割成片,比如每片厚度是0.5厘米。如果一个样品能代表10年,连起来就可以看出几十年的变化特征。如果一个样品能代表100年,那就是分辨率相对比较低,只能看到几百年的变化特征,无法看到细节内容。

 

此次采集的样品年代好,分辨率比较高,平均每个样品能代表不到1年,所以记录的质量比较高。

 

他进一步解释称,过去一两千年来,江淮地区之所以难有的高质量记录,是因为河流有时会带来大量泥沙,也会产生侵蚀,导致沉积不稳定;同时,在两三千年之前,这里就有很强的人类活动,这会对一些地层记录产生影响。此外相比其他一些区域,江淮也缺少深湖,因此可以稳定记录地层信息的湖底岩心也相应缺乏。

 

未来东太平洋如升温,江淮降水将增多

 

此次,科研人员通过对湖底岩心的研究,重建了江淮地区高分辨率季风降水演变记录。周鑫说,约公元1000年到1300年是全球公认的“中世纪暖期”,研究发现这个阶段江淮地区的降雨相对较少;约公元1400年到1850年是公认的冷期,被称为“小冰期”,此时正值我国明清时期,研究发现,这一时期江淮地区的降雨明显增多,过去千余年降水变化总体为“暖干-冷湿”模态,与相邻的华北地区降水趋势正好相反。

 

课题组通过进一步分析,认为这一变化与东太平洋的表层海水温度密切相关。周鑫说,正常情况下,西太平洋海温比东太平洋海温要高几度,但是东太平洋有时候会升温,两者温差减小,此时就出现了厄尔尼诺事件,1997年至1998年出现了明显的厄尔尼诺事件,1998年长江流域和江淮流域就发生了洪灾。

 

该研究认为,小冰期时期,太阳和火山等导致辐射减弱,全球温度降低,在“海洋调温器”作用下赤道太平洋呈“类厄尔尼诺”态;受此影响西太平洋副热带高压西伸,使更多水汽沿着高压边缘汇聚到江淮地区变成降水。也就是说,东太平洋海温升高时,江淮流域降水就会增加。在中世纪暖期,有效辐射增加导致相反变化,江淮地区又进入“暖干”模式。

 

了解降水规律和机制,对应对未来的旱涝灾害意义重大。“此次研究更偏重于长时间尺度,但是也会对未来江淮地区降水的判断有一些指示意义。”研究组推测,如果未来赤道太平洋偏“类厄尔尼诺”态,江淮地区降水可能增多。


新京报记者 张璐

编辑 胡闲鹤 校对 吴兴发