Климатическое моделирование выявило изменения изотопов осадков в азиатских муссонных и аридных регионах за последние 300 000 лет

Ученые из Китая и США с помощью моделирования раскрыли отчетливо различные характеристики изменений и их контролирующие факторы для отношения стабильных изотопов кислорода в осадках (δ¹⁸O_p) на орбитальной шкале времени в засушливой Центральной Азии (ЦА), муссонной Южной Азии (ЮА) и Восточной Азии (ВА). Исследование дает новое понимание региональных различий и механизмов формирования долгосрочных изменений изотопов осадков в Азии.

В исследовании была проведена транзиентная симуляция, охватывающая последние 300 000 лет, с использованием климатической модели, учитывающей изотопы, под воздействием меняющихся во времени климатических факторов, включая астрономическую инсоляцию, атмосферные парниковые газы и глобальные ледяные щиты. Результаты моделирования показывают, что вариации годового δ¹⁸O_p в ЦА, ЮА и ВА демонстрируют значительные, но асинхронные 23 000-летние циклы (циклы прецессии). Изменения δ¹⁸O_p в соответствующий сезон дождей в ЦА (ноябрь-март) и ЮА (июнь-сентябрь) также имеют значимые циклы прецессии, в то время как изменение δ¹⁸O_p в сезон дождей в ВА (май-сентябрь) их не показывает. Это говорит о том, что годовой δ¹⁸O_p в регионах ЦА и ЮА в основном зависит от его вариаций в сезон дождей, но в регионе ВА ситуация иная.

Изменения инсоляции, вызванные прецессией в разные месяцы, являются фундаментальной причиной периодических и асинхронных вариаций годовых изотопов осадков в регионах ЦА, ЮА и ВА, но задействованные физические процессы различны. Для ЦА, где годовые осадки определяются зимними дождями и снегопадами, ключевыми процессами на шкале прецессии, связывающими инсоляцию в средних широтах северного полушария (октябрь-февраль) с δ¹⁸O_p сезона дождей или годовым, являются температурный эффект в сезон дождей и перенос водяного пара западной циркуляцией. В ЮА, где осадки формируются летним муссоном, основными механизмами связи с инсоляцией (апрель-июль) выступают количественный эффект осадков в сезон дождей и истощение изотопов в муссонном водяном паре при его движении. Для ВА годовой δ¹⁸O_p на шкале прецессии контролируется в основном режимами переноса водяного пара в конце муссона (август-сентябрь) и перед муссоном (апрель-май), которые управляются июль-августовской инсоляцией и глобальным объемом льда соответственно.

«Наши результаты показывают, что климатическая интерпретация орбитальных вариаций азиатского δ¹⁸O_p чувствительна к географическому положению, поскольку они определяются совокупным эффектом изменений локальных климатических элементов и региональных циркуляционных паттернов, вызванных прецессией», — говорит ведущий автор исследования доктор Сяодун Лю из Института окружающей среды Земли Китайской академии наук.