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徐德克等-GPC：全新世我国南北方存在500年准周期不同步的季风降水变化过程

近百年来我国季风区降水，正在经历由1970年代之前的“北涝南旱”过渡为1970年代之后的“南涝北旱”气候状态，已对我国的社会、经济和农业产生了深远的影响。然而，现今的我国季风区降水的演化格局，是在地质历史时期的长期演化的背景下形成的。由于自然气候系统的复杂性和模拟预估的不确定性，以及人类器测温度记录也仅有近百年的历史，因此要客观地认识百年来季风气候变化的过程和规律，需要从更长时间尺度的自然气候变化历史中去了解：近万年来的东亚季风变化，是否受到千-百年尺度自然周期影响？今天的南旱北涝或者北旱南涝的气候格局演变，是否叠加了自然周期的气候过程？中国科学院地质与地球物理研究所古生态学科组徐德克副研究员与国内同行合作，选取了我国东部季风区高精度定年和高分辨率的古气候记录：一条为东北玛珥湖年纹层花粉记录，另一条为长江中游地区洞穴石笋磁性矿物记录。分析发现东北地区和长江中游地区存在不同步的千、百年季风降水变化(图1)。东北地区孢粉记录反映9260年以来周边植物花粉种类的变化，揭示出适应强夏季风降水存在千年尺度以和500年准周期性变化(图2，图3)：在千年尺度上，夏季风降水强盛期出现在～7000-5500 cal yr BP，减弱期出现在～1400-300 cal yr BP；在500年周期上，降水强盛期先后出现在～8630-8370, ～8080-7820, ～7550-7280 cal yr BP等时段(图2，图3)。另外，石笋磁性矿物记录揭示出8580年以来长江中游地区的季风降水变化，在千年尺度上，季风降水减弱期出现在～7000–5500 cal yr BP，强盛期出现在～1400–300 cal yr BP；在500年周期上，降水强盛期先后出现在～8560-8320, ～8070-7820, ～7570-7090 cal yr BP等时段(图2，图3)。在千年尺度变化过程上，两个地区存在明显反向变化模式，而在500年周期相位上，长江中游地区滞后东北地区约几十年到200年之间。我国南北方降水千-百年尺度不同步的现象与低纬度地区厄尔尼诺南方涛动的的频率密切相关。

图1小龙湾与和尚洞位置图

图2小龙湾栎属花粉与和尚洞磁性矿物记录

图3 小龙湾和和尚洞时间序列分析对比结果(a)带通滤波(b)小波交叉谱在500年周期上，东北地区降水强盛期先后出现在～8630-8370, ～8080-7820, ～7550-7280, ～6990-6640, ～6380-6130, ～5940-5780, ～5590-5340, ～5080–4790, ～4520-4260, ～4000-3750, ～3510-3280, ～3030-2800, ～2570-2330, ～2080-1830, ～1580-1350, ～1110–870, ～620–360 cal yr BP 和～ 90 cal yr BP - ～2005 CE；长江中游地区降水强盛期先后出现在～8560-8320, ～8070-7820, ～7570-7090, ～6850-6580, ～6340-6080, ～5870-5630, ～5410-5170, ～4930-4690, ～4470-4220, ～4000-3620, ～3380-3130, ～2890-2650, ～2400-2160, ～1930-1720, ～1510-1290, ～1050–820 和～ 560–330 cal yr BP

需要注意的是我国南北方500年气候周期，是叠加在全新世气候总体变化趋势上的(图2)。根据全新世总体趋势和500年自然气候周期的背景下，未来200年东北地区将终结200年的暖湿气候条件，而长江中游地区将迎来更加丰沛的季风降水。

研究成果发表于Global and Planetary Change。(徐德克*,吕厚远*,储国强、沈才明,李丰江,伍婧,旺罗,李浩,余英浩,金映豫,吴乃琴.Asynchronous 500-year summer monsoon rainfallcycles between Northeast and Central China during the Holocene[J]. Global and Planetary Change, 2020, 195: 103324. DOI: 10.1016/j.gloplacha.2020.103324.)本研究得到科技部国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项(A类和B类)、国家自然科学基金和云南省高端人才项目共同资助。

校对：陶琴