研究發現青藏高原隆升主導晚中新世內陸氣候變化

健康 07-23

晚中新世時期（約11.6至5.3百萬年前），陸地氣候和生態系統發生了系列重大轉折，包括亞洲內陸在內的陸地大面積乾旱化，C4植物擴張及相應的哺乳動物群落轉型等。作為陸地氣候和生態系統變化的重要驅動力，CO2和構造活動（如青藏高原隆升）在晚中新世陸地氣候和生態變化中的相對重要性仍存在爭論。

最近的晚中新世全球海表面溫度重建研究發現，約7至5.4百萬年前存在一次全球性大幅降溫事件（Late Miocene cooling，LMC），與大氣CO2含量降低有關，由此認為CO2含量降低驅動了晚中新世陸地環境的系列變化。但由於缺少陸地溫度的直接記錄，難以評估該事件在陸地的表現及其與陸地氣候和生態系統變化的關聯。此外，晚中新世普遍被認為是青藏高原東北部隆升的重要階段，但缺少定量古高度和隆升過程研究以釐定隆升的時間和幅度，導致無法精確評估青藏高原隆升對氣候和生態的影響。

支鏈型甘油二烷基甘油四醚（brGDGTs）化合物是一類細菌的細胞膜分子化石，近年來被廣泛應用於陸地古溫度重建。中國科學院青藏高原研究所方小敏團隊副研究員白艷小組在先期工作中，研究了青藏高原南部表土GDGTs控制因素，並嘗試重建高原南部南木林盆地中晚中新世古溫度和古高度，發現GDGTs古溫度結果與植物葉片化石CLAMP分析結果接近，重建古高度與植物化石、碳酸鹽氧同位素和葉蠟正構烷烴氫同位素相近，證明了GDGTs指標在重建青藏高原古溫度和古高度研究中的可靠性（Bai et al., 2018）。綜合集成分析磁性地層、古生物、火山灰、地層序列和岩相證據，研究小組在西寧盆地系統建立了青藏高原東北部新生代最完整、連續的高精度年代序列（Fang et al., 2019），為古氣候和高原隆升研究提供年代學基礎。

基於上述科學問題和研究基礎，研究小組近期利用GDGTs溫度計重建了西寧盆地晚中新世古溫度連續記錄，發現：晚中新世降溫事件期間，西寧盆地降溫幅度顯著小於同緯度海洋的降溫（圖2），該現象也存在於西北歐沿海地區陸地和同緯度海洋溫度記錄中，儘管陸地溫度記錄同樣出現了古海溫記錄的緯向溫度梯度增大現象（即高緯地區降溫更大）。陸地溫度（尤其是中低緯地區）對該時期CO2濃度降低的響應相對較小。約10.5至8百萬年前，西寧盆地出現大幅降溫事件（約8℃），而同時期深海氧同位素、不同緯度的海表面溫度和西北歐沿海地區陸地溫度記錄的降溫幅度僅為約1至2℃。結合該時期西寧盆地周緣山體熱年代學記錄的快速剝露事件，可以推斷此次降溫是對西寧盆地抬升的響應，抬升幅度可能達到1km。此次隆升事件可能是青藏高原晚中新世擴張的一部分，在約11百萬年前左右亞洲內陸乾旱化突然加速（圖3），印度季風標誌之一的西阿拉伯海上升流建立，指示該時期青藏高原隆升對陸地氣候和生態產生重要影響。結合前述兩點，該時期大氣CO2降低導致的陸地降溫並不明顯，可能不足以對應陸地氣候和生態系統的系列變化，青藏高原隆升等構造活動可能在其中扮演了更為重要的角色。

相關成果以A Late Miocene terrestrial temperature history for the northeastern Tibetan Plateaus period of tectonic expansion為題，發表在Geophysical Research Letters上。青藏高原所博士研究生陳熾皓為第一作者，白艷為通訊作者。該研究得到第二次青藏高原綜合科學考察研究、中科院戰略性先導科技專項「泛第三極環境變化與綠色絲綢之路建設」和國家自然科學基金面上項目的資助。

研究發現青藏高原隆升主導晚中新世內陸氣候變化