近南极半岛的泥炭记录的全新世南半球西风的突然变化及其影响

Study on teleconnection between the intensity variation of Southern Hemisphere Westerly (SHW) and the climate change of Northern Hemisphere has been considered as one of the frontier of paleoclimatic sciences. Precipitation in the westerly area of South America has been generally used as the proxy indicator of the intensity variation of the SHW. Based on a peat core sampled from peatland of Tierra del Fuego region in the southernmost tip of South America and on further sampling work, this project is planning to conduct an investigation in the influence of the SHW on the local climate and development of peatland; to determinate the stable carbon isotopic composition of peat cellulose, the total organic matter content, the plant residues composition, and humification degree of peat; to reconstruct the history of local precipitation changes during the Holocene; to reveal time, variability, amplitude, and periodicity of the abrupt variation of the SHW intensity on centennial/millennium timescales. Through comparison of the proxy record of the SHW intensity with the proxy records of both Arctic and Antarctic climate, the ice-rafted debris events in the north Atlantic, the activity of El Ni?o-Southern Oscillation, and the Asian monsoon variation, the project will explore teleconnection among the activity of the SHW，the climate change of Northern Hemisphere, and the abrupt variation of Asian monsoons. These results will provide a scientific basis for a better understanding of the mechanism of global climate changes and for simulation study of monsoon dynamics during the Holocene.

南半球西风强度变化及其与北半球气候变化的关系，是古气候研究的前沿领域之一。南美洲西风带的降雨量变化己被用作南半球西风强度变化的代用指标。本项目基于在南美洲最南部的Tierra del Fuego (火地岛) 地区已采得的泥炭柱样和进一步的野外工作，拟了解南半球西风对该区气候及泥炭发育的影响；测定泥炭纤维素的碳同位素组成、泥炭的总有机质含量、泥炭植物残体组成、以及泥炭腐殖化度等物理、化学、和生物学性质；重建该区全新世降雨变化的高分辩率历史；揭示南半球西风强度发生百年/千年尺度突然变化事件的时间、变率、幅度、和周期；通过该区西风强度变化代用记录与南极、北极冰芯记录，北大西洋浮冰记录，厄尔尼诺-南方涛动记录，以及与全新世亚洲季风记录的对比，探索南半球西风活动与北半球气候间的遥相关系，特别是与亚洲季风突然变化间的动力学联系，为深入认识全新世气候变化的机制、及季风动力学的模拟提供科学基础。

南半球气候过程及其对全球变化的影响在相当长一段时期都是被忽视的。但在过去的十来年中，对南半球关注不够的现象已发生了改变。这是因为由南半球西风驱动的南大洋上升流把深海中大量CO2带到大气中，同时使温盐环流完成闭合，成为一个影响全球能量分配的重要机制。南美洲南部是研究南半球西风的理想区域之一。该区的降雨主要受南半球西风控制。因此，该区降雨量及与西风相关因素的变化，例如总有机质含量，矿物质及粒度，孢粉，腐殖化度等，已被普遍用来作为西风强度变化的代用指标。在南美洲南部区域，发育了大面积的泥炭沉积，但至今还未见有关泥炭植物纤维素中的稳定同位素代用气候指标的工作报道。在国家自然科学基金委资助下，本项目对南美洲巴塔哥尼亚南部阿根廷东火地岛(Tierra del Fuego)区域的气候和泥炭发育特征开展了科学考查，实现了到最接近南极半岛的泥炭地去开展环境地球化学研究的目标。调査发现，火地岛泥炭剖面的上部多是泥炭藓为主要成炭植物的贫营养型泥炭，随着深度的增加往往转变为苔草为主的草本泥炭。这种泥炭类型不同于过去在中国大陆研究过的以苔草为主的泥炭类型，给本项目工作者带来了挑战，也带来了创新机会。本项目现在提出的是一些阶段性成果，更完整更成熟的成果将稍后提出。本项目在火地岛的Andorra和Harberton两个泥炭地分别钻取了泥炭柱样。获得了国际上第一条南半球泥炭纤维素δ13C时间序列，指示了过去约8000年以来南半球西风强度变化的高分辨率历史，为深入研究全新世南半球西风强度变化的历史及动力学提供了科学基础。另一条更长时间的南半球西风强度代用记录即将完成。与此同时，为探索亚洲季风与南半球西风的关联，本项目发表了一条高分辨率的泥炭纤维素δ13C时间序列，揭示了过去33000年印度洋夏季风的演变历史，指出印度洋夏季风强度的变化幅度暖期比冷期大，印度洋夏季风的极端变化事件多发于暖期。该印度洋夏季风记录的发表为今后进一步探索南半球西风与亚洲季风的关联创造了有利条件。