第三極山地冰芯記錄的氣候環境變化

在冰芯科學研究之初，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境指標的季節性變化信號受到嚴重影響，不適合于開展冰芯研究。20?世紀?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，結果發現其粒雪層中?δ¹⁸O?等參數具有顯著的季節性變化信號，并以此建立了近?1?500?年的氣候變化記錄。從此，在全球范圍內掀起了山地冰芯研究的熱潮。第三極地區是中低緯度山地冰川的主要分布區域，該區域山地冰芯研究備受關注。

我國冰芯研究開始于?20?世紀?80?年代中后期，并已在第三極地區鉆取了敦德、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，開展了第三極地區降水中?δ¹⁸O?氣候指示意義的系統研究，據此重建了第三極地區末次間冰期以來的氣候環境變化過程。

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?太陽輻射變化呈現一致的變化趨勢。根據青藏高原地區降水中?δ¹⁸O?與溫度的關系，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在距今?2.3?萬年，較現代低約?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?年青藏高原地區是由溫暖氣候主導的，而這一時期正值歐洲的中世紀暖期。同時發現，青藏高原地區小冰期（15—19?世紀）時的氣溫并不是近?1?000?年來最冷的時期（最冷時期發生在?13?世紀后期），20?世紀的升溫是過去?1?000?年中最強的。

印度季風降水量變化

冰芯凈積累量是降水量的代用指標。位于喜馬拉雅山中段的達索普冰川，夏季受印度季風的影響，因此其凈積累量變化可以反映印度季風的變化。達索普冰芯近?400?年來的凈積累量記錄表明，該地區降水量在?17?世紀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減少，這反映了近百年來印度季風的減弱趨勢。

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。結果表明，工業革命以前大氣中?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。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。通過第三極不同區域冰芯中微生物記錄的研究，揭示出冰芯中微生物數量變化與粉塵含量變化之間存在正相關關系，并且發現降水量較高地區的冰芯中微生物多樣性較高，而降水量偏少地區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?個樣品中發現了?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域較近，應關注這一區域冰川微生物與環境及人類之間關系的研究。