中科院地球环境研究所谭亮成研究员领衔的国际研究团队，日前在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了2700年中印度-太平洋地区降雨变化的最新研究成果。他们还建立了一条新的、涵盖过去2000年的热带辐合带（ITCZ）移动指数记录，以反映热带赤道地区降雨带的南北移动。该研究的另一个亮点，是揭示14世纪末到15世纪初的极端降水事件对吴哥文明消失的可能影响。

　　■记者 张潇 实习生 杜荣

　　泰国石笋揭示热带地区降雨变化驱动机制

　　为什么要做这样的研究？谭亮成介绍，热带地区是全球气候变化的关键区域。该地区的降雨变化不仅影响着世界上40%的人口和全球生态系统的稳定性，而且对全球水文循环和能量平衡起着十分重要的作用。20世纪后半叶，随着全球变暖，北半球热带地区的降雨呈下降趋势，但其原因到底是自然变化（如火山喷发、内部海气涛动）还是人类活动（如硫酸盐气溶胶和温室气体的排放），至今争议不休。由于缺乏对热带地区降雨变化驱动机制的完整理解，目前对未来降雨变化趋势的预测存在完全不同的观点。一些研究认为，全球变暖将会使热带地区降雨增加，导致“湿润的地方变得更湿润”或者“暖的地方变得更湿润”。然而，也有观点认为，在全球变暖的背景下，热带地区降雨将会减少。为了更好地理解热带地区的降雨变化，有必要在更长的气候背景下研究其特征和驱动机制。

　　这个国际团队包括亚洲、澳洲、美洲和欧洲等17所研究单位的科研人员。他们从2010年开始，在地处ITCZ中心区的泰国南部可兰洞（Klang Cave）开展研究工作。有意思的是，这个洞穴一半在海里、一半在陆地，洞穴温度比较稳定，常年低于地表温度。这项研究采集了3根石笋，通过高精度的放射性同位素测年方法，测定了石笋的年代，测年精度最高达到0.5年的误差。

　　气候研究要用到的石笋，是生长在洞穴中的一种碳酸钙次生沉积物。从地球上海洋诞生以来，时时刻刻都发生着冷暖干湿的变化。石笋的生长离不开滴水的作用，而每一滴滴水都携带着当时的气候信息，并把这些秘密悄然“锁”在了石笋中的矿物晶格当中。为了探索它的秘密，首先需要知道石笋有多少岁？从哪一年“活”到了哪一年？通过放射性同位素测年，就可以得到石笋的年龄。然后，利用物理化学手段，从石笋中可以提取出其每一时间段内的“秘密”，便可以知道在它生长时间段内的气候变化状况。

　　科研人员发现，可兰洞石笋的氧同位素和区域降雨量有负相关关系，进而通过石笋氧同位素反演了中印度-太平洋北部地区过去2700年的降雨变化历史。研究结果显示，过去2700年中印度-太平洋北部地区降雨呈长期下降趋势，与北半球热带其他地区如东南亚、中美洲、加勒比海的古水文记录一致，而与南半球热带地区如非洲东部、西太平洋暖池、热带太平洋东部和南美等地区的降雨增加趋势相反。这体现了长尺度上南北半球夏季太阳辐射对各自热带降雨变化的驱动作用。

　　研究显示：吴哥文明消失很可能与大洪水有关

　　为了研究这一区域百年到十年尺度的降雨变化，研究人员去掉了石笋氧同位素的长期趋势。他们发现，在现代暖期和中世纪暖期，中印度-太平洋地区南北部降雨均显著减少。值得注意的是，他们的研究结果显示，14世纪末期到15世纪初这一区域存在持续数十年的极端降雨事件。这一区域在公元9世纪到15世纪前期曾经存在一个很繁盛的文明——吴哥王朝（公元802-1431）。吴哥王朝极盛时，占有今柬埔寨全部、泰国及老挝大部、越南及缅甸南部，是东南亚历史上最为强盛的国家，对中南半岛几乎所有国家都产生了重大影响。然而，如此发达的国都在15世纪初突然被废弃。其原因众说纷纭，有人曾提出是干旱导致的。

　　谭亮成团队的工作成果显示，很可能是持续数十年的强降雨造成的大洪水，大大削弱了吴哥王朝的国力，导致了外敌入侵以及王城的废弃。这和考古记录中发现的吴哥城市排水系统的冲毁时间一致。另外，他们还通过进一步分析，发现千年前的中世纪暖期和现代暖期中印度-太平洋地区干旱的空间模式与厄尔尼诺事件发生时期类似。

　　服务 “21世纪海上丝绸之路”建设

　　热带地区的降雨变化，受到厄尔尼诺-南方涛动等因素的影响。因此，他们通过泰国南部和印尼石笋重建的中印度-太平洋北南地区降雨的差值，构建了一条新的ITCZ南北移动指数记录。结果显示：在过去2000年，ITCZ存在整体南移的趋势，和南北半球副热带地区温度梯度有关。在中世纪暖期的前期以及现代暖期，ITCZ的平均位置偏南。据此，他们认为20世纪以来热带北部地区的干旱趋势类似于历史暖期，主要由于厄尔尼诺活动的增强以及ITCZ的南移导致。人类活动对北半球热带地区降雨变化造成的影响，还没有改变自然变化的趋势。

　　过去暖期降雨变化研究，可以为全球变暖下未来趋势变化提供历史相似型，并有助于改善气候模式的精度。该项研究有助于加深对中印度-太平洋地区历史时期降雨变化以及ITCZ动力演化的理解，为进一步提高我们预测全球变暖背景下这一重要地区未来降雨变化的能力提供古气候学的理解，服务 “21世纪海上丝绸之路”建设。该研究得到国家重点研发计划“亚洲季风变异及突变事件”、陕西省杰出青年科学基金以及中科院青促会优秀会员项目等资助，是中科院地球环境研究所“一带一路”计划的系列研究成果。

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