中国西北干旱环境全新世千年尺度的干湿及夏季降雨突然变化

The characteristics and mechanism of the summer rainfall in the arid environment in northwestern China (AENC) during the Holocene remain an important scientific issues needed to be clarified further. This project is planning to use the stable carbon isotope composition (δ13C) of peat cellulose in the Xingjian Autonomous Region as the proxy indicator of the regional summer rainfall to reconstruct the evolution history of the regional summer rainfall during the Holocene, particularly to reveal the abrupt variation event of summer rainfall on millennial timescale in the region. The project will make the comparison between the abrupt variation events of the AENC and the monsoon region as a breakthrough point to clarify the dry and wet evolution characteristics and the water vapor sources of summer rainfall of the AENC, and to explore responses of the AENC to the millennial scale sudden change events of the high and low latitudes. The results of these studies will help to better understand the climate change law of the AENC, to predict trend of future changes, and to provide scientific support for the development strategy of western China and the development strategy of the Silk Road Economic Zone.

全新世时期中国西北干旱环境的干湿和降雨变化特征及机制仍然是一个有待阐明的重要科学问题。本项目将在新疆地区系统采集泥炭沉积样品，提取其中纤维素并测定其稳定碳同位素组成(δ13C)，以此作为区域夏季降雨的代用指标，以十年级时间分辨率精细重建全新世新疆地区夏季降雨的演变历史；重点揭示千年尺度夏季降雨的突然变化事件；把这些突然变化事件发生的时间、幅度等与典型季风区和西风区夏季降雨的突然变化事件的对比作为突破口，阐明西北干旱环境干湿和降雨演变特征，夏季降雨的水汽来源，与北半球西风以及亚洲夏季风的关系；探索西北干旱环境对高、低纬度千年尺度突然变化事件的响应关系；提高对西北干旱环境气候变化规律的了解和未来变化趋势的认识，为国家西部开发战略和丝绸之路经济带战略提供科学支持。

占中国陆地面积约1/3的地区属于干旱-半干旱区，它们大致成带状主要分布在中国大陆北部，即大致在昆仑山-秦岭一线以北，或大致在北纬34°-50°的中纬度区域。通常认为，该区同时受北半球西风和亚洲季风的影响，是所谓西风主导的气候区域。大面积干旱区域存在，制约中国社会经济发展。阐明中国西北干旱环境干湿演变的历史和成因机制，是一项与该区社会经济可持续发展紧密相关的基础研究工作，是开发西部，建设丝绸之路经济带宏大战略中的重要一环。. 本项目较系统地调研了新疆地区的地质地理环境和大气环流状况，证明阿尔泰山区的哈拉薩孜区域是研究北半球西风的理想场所。我们采集了泥炭沉积样品，提取其中纤维素并测定其稳定碳同位素组成(δ13C)，以十年级时间分辨率精细重建全新世该区降雨的演变历史，重点调查区域降雨的水汽来源，证明哈拉薩孜区域的降雨可作为北半球西风强度变化的代用指标。. 本项目取得若干重要创新成果：我们证明新疆阿尔泰山区的哈拉薩孜区域是完全受北半球西风控制的区域，是一个亚洲季风扩展不到的区域。我们发现，北半球西风的强度和位置存在季节性的联动变化现象，暖季西风带增强向北移动，冷季西风带减弱向南移动。响应轨道尺度的太阳辐射变化，在整个全新世期间，总的来说西风强度由强变弱。叠加在上述长期变化趋势上有一系列的百年／千年尺度的西风突然减弱现象，它们与北大西洋的浮冰碎屑冷事件有几乎一对一的响应关系。这种遥相关可能与大西洋经向倒转环流突然减弱引发的减弱的北大西洋涛动大气模式有关。. 上述成果是首次针对北半球西风本身在不同时间尺度上的强度和位置变化开展研究的结果，它们为进一步开展西风和亚洲季风的相互作用，模拟和预测干旱中亚区域的气候变化及趋势提供了基础，为国家西部开发战略和丝绸之路经济带战略提供科学支撑。