青藏高原小冰期以来西风与印度季风的演化及其相互关系研究

The westerlies and the Indian monsoon are the two major circulation systems influencing the climate status and the land surface processes over the Tibetan Plateau (TP) by the dynamical interactions. For the comprehensive understanding on the evolution and interactions of the westerlies and Indian monsoon over the last centuries on the TP, this project is performed to reconstruct the history of climate changes in the westerly, Indian monsoon and their alternatively dominated regions with the ice core records. The three ice cores are located at the Kuokuosele glacier on the Mount Muztagata, the Zuoqiupu glacier on the Mount Kangri Karpo, and the glacier on the Mount Longgeer,where the climate is typically controlled by the westerlies, the Indian monsoon, and their alternation, respectively. Based on the analyses of meteorological data and atmospheric circulation patterns, this study is designed to clarify the strength changes of the westerlies and the Indian monsoon and their interactions at high resolution over the last century with the records of stable isotope, accumulation and other chemical species in ice cores. Under this condition, the time scale will be extended back to the Little Ice Age, and the evolution and interactions of the westerlies and Indian monsoon on the TP since the Little Ice Age are to be explored. This study will provide compelling evidence for the spatial differences in the climate change and land surface processes on the TP.

西风与印度季风是影响青藏高原气候的两大环流系统，二者的强弱变化及相互作用控制着青藏高原气候环境的空间格局，显著影响着青藏高原地表过程的变化。为客观认识青藏高原西风与季风环流在过去几百年的演变特征及西风与季风相互作用过程，本项目拟利用青藏高原西北部典型西风区的慕士塔格山扩扩色勒冰芯、高原东南部典型季风区的岗日嘎布山作求普冰芯、高原内部西风与季风交互影响区的隆格尔山冰芯，以不同气候条件下的三支冰芯为研究对象，以冰芯稳定同位素和积累量以及化学离子指标为研究手段，结合现代气象资料和大气环流形势分析，高分辨率地研究近百年来西风和印度季风的强弱变化及其相互关系；并将代用指标的时间序列向前延伸至小冰期阶段，以小冰期的气候变化为背景，研究小冰期以来西风与季风环流年代际的演变特征和相互作用过程，为解释青藏高原气候变化和地表过程的空间差异提供依据。

西风和印度季风是控制青藏高原气候与环境变化的决定性因素，两者的演变及相互作用过程决定着青藏高原气候环境的空间格局。为深入认识青藏高原气候环境变化对这两大环流系统的响应，在本项目的资助下，开展了青藏高原降水稳定同位素、冰芯记录、湖芯记录等多项研究工作。以青藏高原实测降水δ18O、冰芯δ18O和稳定同位素大气环流模型相结合，分析了青藏高原降水稳定同位素的时空特征，发现西风环流和季风环流对青藏高原降水中稳定同位素的影响以三种模态表现，即西风模态、过渡模态和印度季风模态。空间上多冰芯δ18O记录的综合集成体现的仍然是温度效应，是区域温度的良好代用指标。季风气候区的高分辨率冰芯记录揭示了冰芯δ18O的温度效应主要来源于非季风降水的贡献；季风期冰芯δ18O记录在PDO突变(1976/1977年)之前受ENSO影响显著，而之后受IOD影响较大；非季风期冰芯δ18O记录则揭示了中纬度西风急流对冰芯δ18O的影响。分析西风气候区实测与模拟的水体δ18O与气象因子的关系发现，温度是控制该地区水体δ18O的主要因素；20世纪以来该地区气候表现为增暖变湿趋势，沙尘天气发生频率呈减少趋势。利用西风—季风交互影响区的塔若错湖芯多指标参数，发现该流域自~1702年以来的持续变干趋势，但在小冰期结束后短时间内水汽来源从西风输送转变为季风输送；综合分析塔若错湖芯记录与青藏高原及周边地区古气候记录，发现在小冰期末期印度季风的北界位于冈底斯山脉南坡位置(~29.5⁰N)，然而在小冰期结束时，其北界迅速向北跨越至少1.5个纬度。本项目的研究成果对于认识西风—季风相互作用过程中气候记录不同指标的响应具有重要意义，为解释青藏高原气候环境的空间差异提供参考。