文档介绍：青藏高原隆升对亚洲季风-干旱环境演化的影响
刘晓东①②*, DONG BuWen③
①中国科学院地球环境研究所, 黄土与第四纪地质国家重点实验室, 西安 710075;
②西安交通大学人居环境与建筑学院, 西安 710049;
③ National Centre for Atmospheric Science, University of Reading, Reading, RG6 6BB, UK
* 联系人, E-mail: ******@.
2012-11-23收稿, 2013-04-28接受, 2013-08-21网络版发表
中国科学院战略性先导科技专项(XDB03020600)、国家重点基础研究发展计划(2010CB833406)和国家自然科学基金(41290255, 41075067)资助
摘要青藏高原隆升是新生代最重要的地质事件之一, 对亚洲乃至全球气候和环境演化都产生了深刻的影响. 近40年来中外学者利用各种地质记录和气候数值模拟研究了青藏高原隆升的气候环境效应, 丰富了对亚洲季风变迁和亚洲内陆干旱化机制的认识, 但至今仍存在许多需深入思考和探讨的问题. 本文试图回顾青藏高原隆升对亚洲季风-干旱环境演化影响的研究, 对高原整体隆升、阶段性隆升和区域隆升3类数值模拟试验的结果进行总结, 重点分析不同形式的构造隆升在气候和环境效应上的区域差异. 从目前的数值模拟结果来看, 海陆分布和喜马拉雅山的隆升可能对南亚季风的建立和发展具有较大的作用, 而东亚北方季风的形成发展、高原北侧干旱化加剧和亚洲粉尘循环增强则可能与青藏高原主体、特别是高原北部的隆升关系更为密切. 该文也对青藏高原隆升与其他影响因子作用的对比、南亚季风和东亚季风的起源、高原隆升过程中的反馈效应与气候环境变化的非线性响应、数值模拟与地质记录的对比及其不确定性等进行讨论, 并探讨了未来需深化研究的一些问题.
关键词
青藏高原
构造隆升
亚洲季风
内陆干旱
环境演化
地质记录
数值模拟
青藏高原(以下简称高原)的平均海拔超过4000 m、范围达250×104 km2, 是印度-澳大利亚板块向北漂移并与欧亚板块碰撞的产物[1,2]. 高原隆升不仅是新生代固体地球演化的重大事件之一, 也被认为是地球气候和环境演化的重要驱动力. 它不仅改变了青藏地区本身的地貌和自然环境, 而且对亚洲季风、亚洲内陆干旱化乃至新生代全球气候变化都有深刻的影响.
近40年来录和气候数值模拟, 研究了青藏高原隆升对亚洲季风-干旱环境演化的影响, 在高原隆升的气候环境效应方面取得了长足进展. 到目前为止, 大量地质证据支持高原隆升与亚洲季风形成发展及内陆干旱化的密切联系(例如, 文献[3~5]), 但对高原隆升的历史和模式、亚洲季风和内陆干旱化的起源和区域差异等问题的看法还有待统一(例如, 文献[6~8]). 在数值模拟方面, 过去的高原整体隆升试验、近期的阶段性隆升及区域隆升等试验(例如, 文献[9~12]), 深化了对高原隆升的形式对亚洲不同区域气候变化影响及其机制的理解. 但是, 由于目前对高原隆升过程中的各种反馈效应、气候环境变化对隆升的非线性响应、尺度叠加和多因子综合作用等的认识仍有诸多不确定性, 还有不少问题值得进一步思考和探讨, 新的问题也在不断呈现.
本文试图对青藏高原隆升与亚洲季风-干旱环境演化的关系研究进行回顾, 并在此基础上分析和归纳高原隆升的不同形式对亚洲季风演化影响区域差异的认识, 同时对该领域需要深化研究的一些问题提出不成熟的看法.
1 青藏高原隆升气候环境效应研究概述
地质记录
目前, 有关青藏高原隆起的地质证据研究涉及多方面(综合介绍参见文献[1,2,13~15]), 包括岩石圈构造与岩浆活动、地壳增厚变形、岩体冷却事件、稳定同位素、环境变化记录等. 这些工作使证据持续积累, 认识不断深化. 但由于问题本身的复杂性等, 学术界迄今对高原隆升的历史尚未形成统一的看法. 中国学者早期根据
古生物、古植被、地貌及地质构造等方面的研究(例如, 文献[16~18])提出上新世至今可能是高原隆升的主要时期. 后来一些研究的证据显示, 高原在上新世以前就已隆升并达到了相当的高度. 例如, 拉萨西北的羊八井地堑断裂活动[19]、巴基斯坦北部由森林变到草原的植被演替[20]及阿拉伯海沿岸上涌流的增强[21]均被解释为高原在晚中新世隆升的重要证据, 并使一些学者认为高原可能在8 Ma前后已达到最大高度[19]. 此后, 一些学者根据喜马拉雅山正断层活动的时间[22]及藏南古植物叶片化石的研究[23]推测, 高原在中中新世(14~15 Ma)已基本达到最大海拔高度, 之后变