青藏高原西部花粉記錄揭示晚全新世亞洲季風移動路徑
圖1 烏帕爾剖面晚全新世沉積物中發(fā)現(xiàn)的遠距離傳播花粉類型
松屬（Pinus）、冷杉屬（Abies）、鐵杉屬（Tsuga）、櫟屬（Quercus）、栗屬（Castanea）、胡桃屬（Juglans）、化香樹屬（Platycarya）、榛屬（Corylus）、椴屬（Tilia）、楝科（Meliaceae）、漆樹科（Anacardiaceae）、樺屬（Betula）和鵝耳櫪屬（Carpinus）（趙克良供圖）
青藏高原及周邊山地儲存了地球上除兩極以外的大部分冰川資源，也是許多大江大河的發(fā)源地，被稱為亞洲“水塔”。近年來，由于高原冰川的快速消融，其水汽的來源及影響因子等問題受到科學界的普遍關注。
青藏高原西部的帕米爾高原、喀喇昆侖山以及西昆侖發(fā)育有許多大型冰川（如慕士塔格-公格爾冰川等）。近十年到百年氣象以及冰川記錄研究顯示，青藏高原西部的水汽來源主要受控于西風環(huán)流。然而，該區(qū)域較長時間尺度上（如千年、軌道）水汽來源的認識還很模糊，季風與西風環(huán)流系統(tǒng)對冰川的形成及發(fā)展的貢獻也知之甚少。
近日，地球科學領域權(quán)威期刊《Geophysical Research Letters》以“Palynological evidence of late Holocene paleo-monsoon in eastern Pamir”為題，在線報道了中科院古脊椎所/生物演化與環(huán)境卓越中心李小強研究團隊在青藏高原西部帕米爾高原的最新研究成果。該項研究利用地層中遠距離傳播的花粉記錄示蹤晚全新世時期亞洲季風的移動路徑及潛在的水汽輸送通道，為認識青藏高原西部地區(qū)較長時間尺度的水汽來源、季風移動模式及現(xiàn)代大氣環(huán)流監(jiān)測等提供了新視角和新途徑。
植物開花后，大多數(shù)花粉會散落在其母體植物周圍，極少部分花粉會被較強的地表風釋放到高空，成為大氣氣溶膠粒子的有機組分之一。同其他氣溶膠組分（如粉塵、黑炭等）一樣，在有利的氣象條件下，花粉可以在大氣中懸浮數(shù)天并傳播到幾千公里以外的地方。現(xiàn)代花粉傳播、沉積過程研究表明，花粉的遠距離傳播與大氣環(huán)流關系密切。因此，利用遠距離傳播花粉可以追蹤大氣環(huán)流的軌跡。
趙克良等研究人員在帕爾米爾高原東部喀什地區(qū)烏帕爾剖面晚全新世沉積物中發(fā)現(xiàn)了多種喬木花粉類型（圖1）。根據(jù)已有表土以及沉積物花粉記錄研究結(jié)果，這些花粉為遠距離傳播而來，其中以鐵杉屬（Tsuga）最具有代表性。鐵杉在亞洲主要分布于喜馬拉雅山區(qū)至中國秦嶺以南的亞熱帶山地，南界達北回歸線附近，北達日本本州中部。鐵杉林是我國亞熱帶山地植被垂直帶中的一個顯著類型，特別是在青藏高原東南緣山地（包括滇西北、川西）植被中占有十分顯著的地位。
根據(jù)現(xiàn)代亞洲鐵杉屬生境，喀什地區(qū)在全新世時期不可能有鐵杉屬生長，其很可能是從青藏高原東南緣傳播而來。為了追溯地層中鐵杉屬花粉的來源，研究人員利用拉格朗日混合單粒子軌道模型（HYSPLIT 4），對鐵杉花期時段（3、4、5月）研究地點的氣流后向軌跡進行了模擬。模擬軌跡顯示現(xiàn)代氣候條件下，存在春季時段從青藏高原東南緣到喀什地區(qū)的氣流軌跡（圖2）。這表明在全新世時期，季風氣流可以將青藏高原東南緣的鐵杉花粉帶到帕米爾高原東部的喀什地區(qū)，其所經(jīng)過的路徑可視為古季風移動路徑的相似型之一。
為了深入探討來自東南路徑的氣流能否給研究區(qū)域帶來降水，研究人員對近20年來（2001-2018）春季時段日降水量大于10mm日期的水汽來源進行了后向軌跡追蹤，發(fā)現(xiàn)某些天的降水與東南路徑氣流直接相關。研究結(jié)果顯示印度季風強度較高時（如早、中全新世）東南路徑氣流對帕米爾高原東部的水汽輸送不可忽視，同時提出，評估季風降水對青藏高原西部冰川形成與發(fā)展的貢獻，仍然是一項具有挑戰(zhàn)性的工作。
本項研究得到中科院先導戰(zhàn)略專項（XDB26000000）、國家自然科學基金（41772371, 41572161, 41730319）、國家重點基礎研究發(fā)展計劃（2015CB953803）以及中科院青年促進會的支持。
原文連接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019GL082941
圖2 2018年春季3月（紅線）、4月（橙色）、5月（藍色）氣流后向軌跡；黑色虛線表示從青藏高原東南緣到帕米爾東部氣流的示意路徑；黃色圓點表示青藏高原地區(qū)全新世鐵杉花粉記錄地點。（趙克良供圖）
注：本文轉(zhuǎn)載自中國科學院古脊椎動物與古人類研究所。
