过去或许能为预测未来气候变化的应对方式提供出人意料的有益借鉴。这一点对于极端天气长期以来属于常态的地区尤为重要,例如印度次大陆。能够可靠地预测夏季季风降雨,对于规划应对其可能造成的毁灭性影响至关重要,而该地区有17亿人口受其影响。
印度夏季季风的开始与温度较高的陆地和温度较低的海洋之间的热量差异有关,这种差异导致主导风向发生转变。风吹过印度洋,携带水汽,并从6月到9月在次大陆上空以降雨的形式落下。
季风季节可能带来干旱和粮食短缺,也可能造成严重洪涝,这取决于降雨量多少以及持续时间长短。因此,了解季风在过去如何应对气候的突然转变,有助于科学家更好地理解其未来的变化规律。
在研究这一天气系统的远古历史时,我们发现它对130,000年前的气候变暖高度敏感。我们的新研究发表于《自然·地球科学》(Nature Geoscience),结果表明,约130,000年前,地球正步入温暖气候阶段时,印度夏季季风将热量和水汽输送至北半球。这导致热带湿地向北扩展——这类生境是甲烷(一种温室气体)的来源之一甲烷来源,一种温室气体。这进一步加剧了全球变暖,并有助于结束冰河时代。
当今气候变化的速度在地质记录中是前所未有的,但我们的研究表明,在过去全球向变暖转变的过程中,印度夏季季风曾极为敏感,而且这种敏感性可能依然存在。
往昔的季风雨
在过去一百万年间,由于地球相对于太阳的位置在其轨道上发生摆动气候在寒冷的冰期(即冰河时代)与温暖的间冰期之间反复波动。最近一次从冰河时代过渡到当前间冰期(即全新世)温暖气候的时间约为18,000年前。地球历史上的这一时期相对而言已被较好地理解,但地球系统过程在更久远的时间里如何应对这些气候变化,仍然在很大程度上是一个谜。
近期一次考察深入钻探洋底孟加拉湾的洋底,为重建冰河时代到来之前数百年间印度季风的变化提供了契机。
我们的研究利用了取自孟加拉湾北部的深海沉积物,从中捕捉到了14万至12.8万年前印度夏季季风的直接信号,这些信号隐藏在被称为有孔虫的微小生物的化石化贝壳之中。这些浮游生物物种曾生活于上层海洋水体中,其贝壳的化学组成记录了周围海水的环境状况。
我们探测到,14万至12.8万年前,印度夏季季风降雨引发的河水排泄使海洋表层水体淡化,这是季风系统增强的迹象。这一时期发生在地球从冰期状态走出、进入间冰期之际;该间冰期早于我们今天所处的间冰期,两者之间仅相隔一次冰河时代。在这一时期——我们将其称为末次倒数第二次冰消期——海平面上升全球范围内上升了6至9米。
冰芯记录显示,南极洲率先在末次倒数第二次冰消期期间开始变暖。南半球的变暖提供了热量和水汽,推动了印度夏季季风的增强,这在我们记录的孟加拉湾北部表层淡化和河流径流中得到了体现。
约130,000年前的这一变暖时期,印度夏季季风对南半球的变暖作出了响应,而北半球以及其他季风系统——例如东亚夏季季风(影响今天的中国、日本及远东地区)——则仍处于冰期状态。
印度夏季季风将热量和水汽向北输送,推动北半球冰川融化,并帮助热带湿地扩展其范围。这些不断扩张的热带湿地使更多甲烷释放到大气中,从而造成了更进一步的变暖,引发了一系列变化,最终结束了全球冰河时代。
印度夏季季风是一个极为动态的系统。尽管局限于热带地区,该系统却对两个半球的气候条件都很敏感。由于其在甲烷排放中所起的作用,印度夏季季风对全球气候的影响也大得不成比例。季风不应被孤立看待,极地冰盖同样如此。地球的内部气候系统本质上是相互关联的,某一地点的剧烈变化可能在随后相当长的时间里对其他地方产生重大影响。
