海洋洋流串連了北大西洋與亞洲季風區的氣候變化

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關鍵字: 鐘乳石、氧同位素、H事件、溫鹽環流、間熱帶輻合區

圖一、亞洲季風區鐘乳石紀錄的對比。(a) Thuong Thien Cave, Vietnam (Nguyen et al., 2022); (b) LNT Cave, Myanmar (Liu et al., 2020); (c) Sanbao Cave, China (Cheng et al., 2016); (d) Dashibao Cave, China (Zhao et al., 2011); (e) Tian’e Cave, China (Liu et al., 2018); (f) Wulu Cave, China (Duan et al., 2014); (g) Bittoo Cave, India (Kathayat et al., 2016). 黃色直條標示從北大西洋岩芯所訂出的HE–3事件時間段。

在古氣候研究上,Heinrich event(H事件)是指北大西洋海洋沈積物中突然出現了大量的粗顆粒陸源物質,推測起源於冰棚擴增、斷裂成冰山漂入北大西洋,冰山溶解後這些顆粒便沈積於海底,是一個千年尺度的北大西洋冷事件,它會經由溫鹽環流(thermohaline)影響全球的氣候,亞洲夏季季風的強弱,就已顯示與北大西洋的冷暖變化有關,而熱帶地區和北大西洋氣候之間的緊密連動,使得有些研究認為,在H事件時,高緯區也透過大氣傳遞對全球氣候的影響。

在過去的7萬年以來,總共有七次的H事件,其中H–3和H–6是兩個相對弱的事件,近年來,相較於冰棚擴張並斷裂的傳統解釋,有些研究則以冰山融化的機制本身,來解釋H–3、H–6和其他H事件的不同。在亞洲,約當H–3時,在中國大陸、緬甸、婆羅洲北部、和印度都有被報導出乾冷的氣候事件,因此證明了低緯度地區與北大西洋的連動性,然而各區域氣候對於H事件反應的程度與細節不同,使得其發生與傳遞影響的機制仍無法確定,例如目前發表的鐘乳石氣候記錄之間有些不一致,主要肇因為各記錄的年代控制與時間解析度差異,因此,高時間解析度、精確定年的古氣候記錄是十分需要的。

我們即以一支採自越南北部的石筍(TT–5),重建過去3萬2千年至3萬年間,中南半島地區高精度的降雨量變化記錄,原理是鐘乳石中的氧同位素值(δ18O)反應了降雨量的變化,故大致可解釋為季風強度的變化。TT–5的δ18O指示了在3萬8百年前雨量開始變少,此時也大約正好是H–3事件開始,在3萬3百年前到最少,然後維持了一百年左右,雨量便開始增加直到2萬9千5百年前,若綜合之前發表的TT–3紀錄(Nguyen et al., 2020),顯示越南北部的確有對應於H–3的氣候變化,但它的開始與結束是一個“漸變”的過程,這個特徵不同於一些“驟變”的季風紀錄。我們接著使用美國國家大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research)所發展的數值模式(Community Atmospheric Model, CAM3),來模擬北大西洋不同程度的降溫(6°C和10°C),對於中南半島地區降雨量的影響,結果顯示北半球間熱帶輻合區(Intertropical convergence zone, ITCZ)附近的降雨量減少了約10%,與TT–5的δ18O紀錄一致,這也確認了H–3事件是透過海洋環流的機制,使得印度洋暖池(Indian Ocean’s warm pool)南移,進而造成ITCZ北部邊緣地區的降雨量減少。

關鍵概念

  • 在H事件時低緯區的氣候漸變過程是以數個百年尺度的變化結合而成
  • 透過數值模擬證明北大西洋降溫會使得間熱帶輻合區北緣地區降雨減少

更多相關資訊

  • Nguyen D.C., S.-Y. Lee, Y.-G. Chen, H.-W. Chiang, C.-C. Shen, X.F. Wang, L.D. Doan, and Y. Lin (2022) Precipitation response to Heinrich Event-3 in the northern Indochina as revealed in a high-resolution speleothem record.
  • https://doi.org/10.1016/j.jaesx.2022.100090

圖二、以CAM3模擬的降雨量變化。結果顯示北大西洋的降溫可使中南半島北部地區的降雨量減少約10%。

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