西喜馬拉雅山北坡樹輪氧同位素指示冬季溫度變化

　　喜馬拉雅山是古氣候學研究的重要區域之一，分布有各種古氣候代用資料，如冰芯、樹輪、湖芯等。在這些代用資料中，δ18O是最為通用的化學元素指標。然而，已有的研究表明，不同代用資料氧同位素反應的氣候信號卻不相同。樹輪氧同位素主要反映了季風強度 (降雨量或干濕等水文氣候信號)，而冰芯氧同位素卻指示了溫度變化（圖1）。那么，為什么季風區的樹輪氧同位素沒有反映溫度變化？

　　研究人員猜測，這可能是由于較多的季風降水引起的“降雨量”效應掩蓋了樹輪氧同位素中的溫度信號。因此，如果在季風降水較少的區域，溫度信號應該能夠得以體現。為了驗證該想法，中國科學院青藏高原研究所研究人員在季風降水較少的西喜馬拉雅山北坡（札達縣，圖1）采集了樹木年輪樣本，測定了樹輪纖維素的δ18O，并結合氣象資料、LMDZ-iso同位素模型、拉格朗日粒子擴散模型（FLEXPART）、冰芯氧同位素序列進行了同位素氣候信號的統計檢驗、模型的機制分析以及達索普冰芯的獨立驗證。

　　和猜想的一致，札達樹輪氧同位素主要記錄了溫度變化，而且主要是冬季溫度信號(圖2)，降水量的信號不顯著。通過進一步的同位素模型（LMDZ-iso）模擬，研究人員找到了影響夏季土壤水δ18O變化的關鍵過程發生在冬季雪水消融的5月（貢獻率達到72.46%）（表1）。在模型模擬結果的基礎上，研究人員進一步揭示了冬季溫度信號通過春季積雪融水、徑流等過程，影響到夏季土壤水δ18O，從而進入樹木年輪δ18O中的具體傳輸過程 (圖3)。此外，研究人員還將該同位素序列與達索普冰芯δ18O進行了對比驗證(圖4)，二者在年代際變化上具有很好的一致性。更為特別的是：如果把冰芯常用的測年標志年（1963）移至1962年，二者甚至可以進行交叉定年，這進一步驗證了札達樹輪氧同位素的溫度信號以及不同代用資料δ18O記錄的可比性。

　　該研究意味著，在季風核心區域，夏季降水量大，代用資料氧同位素可能主要指示降雨量或干濕的變化；在季風影響弱的區域，夏季降水量較少，代用資料氧同位素可能主要指示溫度變化。因而，要在喜馬拉雅山或青藏高原地區研究過去的溫度變化，研究人員推薦利用西風主導區的δ18O序列。

　　該研究成果最近以Temperature signals in tree-ring oxygen isotope series from the northern slope of the Himalaya 為題，在Earth and Planetary Science Letters上發表。中科院高寒生態實驗室梁爾源課題組博士生黃茹為第一作者，副研究員朱海峰為通訊作者。該研究得到基金委項目、中科院A類戰略性先導科技專項“泛第三極環境變化與綠色絲綢之路建設”和中國科學院大學博士研究生國際合作培養計劃等的資助。