第三極山地冰芯記錄的氣候環(huán)境變化

在冰芯科學(xué)研究之初，大家普遍認為中低緯度山地冰川上較強烈的消融會使其粒雪層中各種氣候環(huán)境指標(biāo)的季節(jié)性變化信號受到嚴重影響，不適合于開展冰芯研究。20?世紀(jì)?70?年代中后期，美國?Thompson?等對秘魯熱帶奎爾卡亞（Quelccaya）冰帽開展了考察與冰芯鉆取工作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其粒雪層中?δ¹⁸O?等參數(shù)具有顯著的季節(jié)性變化信號，并以此建立了近?1?500?年的氣候變化記錄。從此，在全球范圍內(nèi)掀起了山地冰芯研究的熱潮。第三極地區(qū)是中低緯度山地冰川的主要分布區(qū)域，該區(qū)域山地冰芯研究備受關(guān)注。

我國冰芯研究開始于?20?世紀(jì)?80?年代中后期，并已在第三極地區(qū)鉆取了敦德、古里雅、達索普、東絨布、馬蘭、普若崗日、崇測、慕士塔格等大量冰芯；同時，開展了第三極地區(qū)降水中?δ¹⁸O?氣候指示意義的系統(tǒng)研究，據(jù)此重建了第三極地區(qū)末次間冰期以來的氣候環(huán)境變化過程。

末次間冰期以來的氣候變化

古里雅冰芯是第三極地區(qū)記錄時間尺度最長的冰芯。該冰芯中?δ¹⁸O?記錄反映了距今?12.5?萬年以來的溫度變化存在顯著的?2?萬年和?4?萬年周期，并且與北半球?60°N?太陽輻射變化呈現(xiàn)一致的變化趨勢。根據(jù)青藏高原地區(qū)降水中?δ¹⁸O?與溫度的關(guān)系，揭示出古里雅冰芯記錄的末次間冰期最暖時的氣溫比現(xiàn)代高約?5°C。古里雅冰芯中?δ¹⁸O?值在距今?5.8萬—3.2?萬年高于現(xiàn)代，這表明那個時期的氣候已達到間冰期的程度。末次冰期時的最低氣溫出現(xiàn)在距今?2.3?萬年，較現(xiàn)代低約?10°C；距今?1.5?萬年之后氣溫逐步回升，新仙女木事件時期氣溫突然降低，距今約?1.05?萬年氣溫又開始回升，之后進入全新世。距今?7?000—6?000?年是古里雅冰芯記錄的全新世最暖期。對青藏高原多個冰芯記錄的綜合分析表明，過去?1?000?年中最初的?300?年青藏高原地區(qū)是由溫暖氣候主導(dǎo)的，而這一時期正值歐洲的中世紀(jì)暖期。同時發(fā)現(xiàn)，青藏高原地區(qū)小冰期（15—19?世紀(jì)）時的氣溫并不是近?1?000?年來最冷的時期（最冷時期發(fā)生在?13?世紀(jì)后期），20?世紀(jì)的升溫是過去?1?000?年中最強的。

印度季風(fēng)降水量變化

冰芯凈積累量是降水量的代用指標(biāo)。位于喜馬拉雅山中段的達索普冰川，夏季受印度季風(fēng)的影響，因此其凈積累量變化可以反映印度季風(fēng)的變化。達索普冰芯近?400?年來的凈積累量記錄表明，該地區(qū)降水量在?17?世紀(jì)初期開始波動性增加，1650—1670?年降水量明顯偏高，隨后降水量逐漸降低，在整個?18?世紀(jì)降水量偏低。1820—1920?年是降水量最豐富的時期，此后降水量一直持續(xù)減少，這反映了近百年來印度季風(fēng)的減弱趨勢。

大氣甲烷濃度變化

利用達索普冰芯首次獲得了近?2?000?年來中低緯度大氣?CH₄?濃度的變化信息。結(jié)果表明，工業(yè)革命以前大氣中?CH₄?濃度平均為?825?nL/L，比同期南極和格陵蘭冰芯記錄的大氣中?CH₄?濃度分別高出約?160?nL/L?和120?nL/L，從而有力地證實了熱帶濕地是大氣?CH₄?的重要源區(qū)。達索普冰芯記錄的大氣中?CH₄?濃度從?1850?年開始急劇上升，在過去?150?年內(nèi)增加了?1.4?倍，這反映了人類活動對大氣中?CH₄?濃度的影響。

冰芯微生物與環(huán)境

近年來，第三極冰芯微生物研究也取得了長足進展。通過第三極不同區(qū)域冰芯中微生物記錄的研究，揭示出冰芯中微生物數(shù)量變化與粉塵含量變化之間存在正相關(guān)關(guān)系，并且發(fā)現(xiàn)降水量較高地區(qū)的冰芯中微生物多樣性較高，而降水量偏少地區(qū)的冰芯中微生物多樣性較低。最近，從青藏高原古里雅冰芯中冰齡約?520?年和?1.5?萬年的?2?個樣品中發(fā)現(xiàn)了?33?組病毒種群的遺傳信息，并且?28?組是全新的。由于第三極冰川距離人類活動區(qū)域較近，應(yīng)關(guān)注這一區(qū)域冰川微生物與環(huán)境及人類之間關(guān)系的研究。