近日，我所地質(zhì)室海洋地質(zhì)過(guò)程及演化團(tuán)隊(duì)在晚第四紀(jì)軌道尺度氣候系統(tǒng)演化領(lǐng)域取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)基于在鄂霍次克海采集的沉積巖芯分析資料以及低緯度和高緯度邊緣海地區(qū)多個(gè)站位的硅酸鹽風(fēng)化數(shù)據(jù)，探討了軌道時(shí)間尺度高-中-低緯度硅酸鹽風(fēng)化的差異性，揭示了氣候系統(tǒng)演化和高緯度冰蓋以及低緯度季風(fēng)的重要聯(lián)系。

經(jīng)典的“米蘭科維奇”理論認(rèn)為，北半球高緯度夏季日射量控制冰量的增減及其對(duì)全球氣候的影響，氣候記錄普遍呈現(xiàn)10萬(wàn)年的偏心率周期。近年來(lái)，越來(lái)越多的熱帶地區(qū)氣候記錄顯示出顯著的2萬(wàn)年歲差周期信號(hào)，這一現(xiàn)象獨(dú)立于冰蓋變化。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了學(xué)界對(duì)軌道尺度氣候系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)制（低緯度季風(fēng)驅(qū)動(dòng)、高緯度冰蓋驅(qū)動(dòng)或二者共同驅(qū)動(dòng)）的深入思考。

研究證實(shí)，硅酸鹽風(fēng)化強(qiáng)度與溫度和降水存在顯著的線性響應(yīng)關(guān)系。在軌道尺度上，高緯冰蓋與低緯季風(fēng)對(duì)氣候系統(tǒng)表現(xiàn)出差異性調(diào)控特征，即前者通過(guò)10萬(wàn)年偏心率周期主導(dǎo)全球溫度變化，后者則以2萬(wàn)年歲差周期調(diào)控?zé)釒难h(huán)?；谶@一認(rèn)識(shí)，本研究整合中緯度鄂霍次克海及高-低緯度邊緣海的多個(gè)站位的風(fēng)化記錄，通過(guò)解析不同緯度帶風(fēng)化過(guò)程對(duì)溫度和降水變化的響應(yīng)特征，揭示了軌道尺度氣候系統(tǒng)的演變規(guī)律及其控制機(jī)制。

研究發(fā)現(xiàn)，晚第四紀(jì)以來(lái)，在軌道時(shí)間尺度上不同緯度區(qū)域的風(fēng)化過(guò)程存在明顯差異，低緯度地區(qū)的風(fēng)化過(guò)程更多響應(yīng)于降水的變化，以2萬(wàn)年的歲差周期為主，指示其主要受到低緯度季風(fēng)的調(diào)控；而高緯度地區(qū)風(fēng)化過(guò)程更多響應(yīng)于溫度的變化，以10萬(wàn)年的偏心率周期為主，指示其主要受到冰蓋的調(diào)控，而中緯度地區(qū)（東亞季風(fēng)邊緣區(qū)）的風(fēng)化過(guò)程對(duì)溫度和降水都敏感響應(yīng)，顯示明顯的10萬(wàn)年的偏心率周期和2萬(wàn)年的歲差周期特征，指示其受到高緯度冰蓋和低緯度季風(fēng)的共同控制。這些發(fā)現(xiàn)為新提出的“Milankovitch-Kutzbach”假說(shuō)提供了有力證據(jù)，不僅修正了傳統(tǒng)米蘭科維奇理論的單一驅(qū)動(dòng)觀點(diǎn)，也凸顯了低緯季風(fēng)過(guò)程在全球氣候變化中的關(guān)鍵作用。

研究成果以“Heterogeneity in ice sheets- vs. monsoon rainfall-induced silicate weathering from high to low latitudes”為題，發(fā)表在國(guó)際知名地學(xué)期刊《npj Climate And Atmospheric Science》上。第一作者為我所地質(zhì)室博士后馮旭光，通訊作者為我所石學(xué)法研究員和瑞典隆德大學(xué)陸正遙博士，合作者包括西安交通大學(xué)、南方科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院海洋研究所等單位的多位科研工作者。該研究得到了嶗山實(shí)驗(yàn)室“十四五”重大項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目以及山東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目聯(lián)合資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41612-025-01079-9 

晚第四紀(jì)軌道時(shí)間尺度中-高-低緯度的硅酸鹽風(fēng)化記錄對(duì)比