基于中亚塔吉克盆地早新生代(距今约4100万到2300万年)水文气候变化序列,通过区域集成和数值模拟,中科院青藏高原研究所陈发虎院士团队与兰州大学联合美国、德国、塔吉克斯坦等多家机构研究发现:亚洲内陆气候环境自约2500万年开始产生显著的东西向分异(图1);亚洲内陆气候环境格局形成的主因是帕米尔-天山的构造抬升及其对西风环流的机械分流。
图1 现代观测:亚洲中部气候环境显著的东西向分异
4月29日,该成果在线发表于国际地学领域顶级期刊Geology,为认识新生代亚洲内陆干旱环境的时空演变历史及可能的驱动机制提供了新视角,也为认识西风-季风协同作用过程及其气候环境效应提供了西风区的长序列地质记录。
图2 高大山体阻挡西风水汽,导致山体迎风坡降水增加。(Peter I Range,塔吉克斯坦)
亚洲中部干旱区是全球最大的内陆型干旱区,是北半球最重要的粉尘源区,也是新“丝绸之路”核心区。开展该地区新生代(距今6500万年以来的地质时期)干旱环境演化历史及其驱动机制研究,可为理解我国干旱-季风耦合环境何时、何因形成提供关键证据。
陈发虎院士团队与兰州大学西部环境教育部重点实验室亚洲内陆粉尘和干旱化研究团队王鑫副教授等瞄准国际前沿科学问题,联合国外多家研究机构,围绕中亚塔吉克盆地早新生界地层深入开展研究工作。他们发现,自约2500万年开始,帕米尔-天山西侧迎风坡一侧区域气候变湿、碳酸盐氧同位素整体偏负,而东侧背风坡一侧区域(如塔里木盆地)干旱化显著加剧,碳酸盐氧同位素整体偏重(图3),据此提出了亚洲内陆气候环境自约2500万年开始产生显著的东西向分异。
图 3 地质记录:~25 Ma以帕米尔-天山为界出现显著东西向分异
团队根据数值模拟证据发现,山体可产生环流效应的临界高度为约海拔3000米。结合构造证据(图4),团队论证了帕米尔-天山部分山体可能在约2500万年已隆升到临界高度,揭示了帕米尔-天山的构造抬升及其对西风环流的机械分流是亚洲内陆气候环境格局形成的主因。
图4 数值模拟:帕米尔-天山的构造抬升,导致中亚变湿,我国西北干旱化加剧,西北干旱区降水由冬雨型转为夏雨型,现今中亚气候环境格局开始形成。
本研究得到了国家自然科学基金面上项目(41672158),“第二次青藏高原综合科学考察研究”专项(2019QZKK0602)、美国自然科学基金项目 (EAR-1450917) 和德国亥姆霍兹联合会青年基金项目 (PD-301)的联合资助。第一作者为兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室王鑫副教授,通讯作者为王鑫副教授和陈发虎院士,通讯单位为兰州大学和中科院青藏高原研究所。
近年来,由陈发虎院士和孙东怀教授领衔的兰州大学亚洲内陆粉尘和干旱化研究团队围绕新生代亚洲内陆干旱环境变化历史及主控因素,先后在乌兰布和、腾格里、巴丹吉林、北疆古尔班通古特沙漠实施了沙漠钻探(西部环境钻探计划),在我国新疆和境外的伊朗、塔吉克斯坦等地开展了系统的黄土古气候记录研究,在中国沙漠的形成时代、中亚西风区干旱环境变化及其与东亚季风区的相位关系、早新生代亚洲内陆环境格局的形成演变等研究方向,取得了一系列极富特色的研究成果,已在Geophysical Research Letters、Quaternary Science Reviews、Global and Planetary Change、Palaeo3、Scientific Reports、中国科学等国内外知名期刊发表多篇研究论文,极大拓展了人们对亚洲中部干旱环境起源和沙漠形成历史及原因的认识。
文章链接
https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/doi/10.1130/G47400.1/584578/The-role-of-the-westerlies-and-orography-in-Asian
撰文:王鑫、刘晓倩
编辑排版:刘晓倩、李亮
图片提供:王鑫
审核:安宝晟、王鑫、王光鹏
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