青藏高原西部帕米尔高原花粉记录揭示晚全新世亚洲季风移动路径

图1 乌帕尔剖面晚全新世沉积物中发现的尔高远距离传播花粉类型：松属（Pinus）、冷杉属（Abies）、原花铁杉属（Tsuga）、粉记风移栎属（Quercus）、录揭栗属（Castanea）、示晚世亚胡桃属（Juglans）、洲季化香树属（Platycarya）、动路榛属（Corylus）、青藏全新椴属（Tilia）、高原楝科（Meliaceae）、西部漆树科（Anacardiaceae）、帕米桦属（Betula）、和鹅耳枥属（Carpinus）（赵克良供图）

图2 2018年春季3月（红线）、4月（橙色）、5月（蓝色）气流后向轨迹；黑色虚线表示从青藏高原东南缘到帕米尔东部气流的示意路径；黄色圆点表示青藏高原地区全新世铁杉花粉记录地点。（赵克良供图）
（神秘的地球uux.cn报道）据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所：青藏高原及周边山地储存了地球上除两极以外的大部分冰川资源，也是许多大江大河的发源地，被称为亚洲“水塔”。近年来，由于高原冰川的快速消融，其水汽的来源及影响因子等问题受到科学界的普遍关注。
青藏高原西部的帕米尔高原、喀喇昆仑山以及西昆仑发育有许多大型冰川（如慕士塔格-公格尔冰川等）。近十年到百年气象以及冰川记录研究显示，青藏高原西部的水汽来源主要受控于西风环流。然而，该区域较长时间尺度上（如千年、轨道）水汽来源的认识还很模糊，季风与西风环流系统对冰川的形成及发展的贡献也知之甚少。
近日，地球科学领域权威期刊《Geophysical Research Letters》以“Palynological evidence of late Holocene paleo-monsoon in eastern Pamir”为题，在线报道了中科院古脊椎所/生物演化与环境卓越中心李小强研究团队在青藏高原西部帕米尔高原的最新研究成果。该项研究利用地层中远距离传播的花粉记录示踪晚全新世时期亚洲季风的移动路径及潜在的水汽输送通道，为认识青藏高原西部地区较长时间尺度的水汽来源、季风移动模式及现代大气环流监测等提供了新视角和新途径。
植物开花后，大多数花粉会散落在其母体植物周围，极少部分花粉会被较强的地表风释放到高空，成为大气气溶胶粒子的有机组分之一。同其他气溶胶组分（如粉尘、黑炭等）一样，在有利的气象条件下，花粉可以在大气中悬浮数天并传播到几千公里以外的地方。现代花粉传播、沉积过程研究表明，花粉的远距离传播与大气环流关系密切。因此，利用远距离传播花粉可以追踪大气环流的轨迹。
赵克良等研究人员在帕尔米尔高原东部喀什地区乌帕尔剖面晚全新世沉积物中发现了多种乔木花粉类型（图1）。根据已有表土以及沉积物花粉记录研究结果，这些花粉为远距离传播而来，其中以铁杉属（Tsuga）最具有代表性。铁杉在亚洲主要分布于喜马拉雅山区至中国秦岭以南的亚热带山地，南界达北回归线附近，北达日本本州中部。铁杉林是我国亚热带山地植被垂直带中的一个显著类型，特别是在青藏高原东南缘山地（包括滇西北、川西）植被中占有十分显著的地位。
根据现代亚洲铁杉属生境，喀什地区在全新世时期不可能有铁杉属生长，其很可能是从青藏高原东南缘传播而来。为了追溯地层中铁杉属花粉的来源，研究人员利用拉格朗日混合单粒子轨道模型（HYSPLIT 4），对铁杉花期时段（3、4、5月）研究地点的气流后向轨迹进行了模拟。模拟轨迹显示现代气候条件下，存在春季时段从青藏高原东南缘到喀什地区的气流轨迹（图2）。这表明在全新世时期，季风气流可以将青藏高原东南缘的铁杉花粉带到帕米尔高原东部的喀什地区，其所经过的路径可视为古季风移动路径的相似型之一。
为了深入探讨来自东南路径的气流能否给研究区域带来降水，研究人员对近20年来（2001-2018）春季时段日降水量大于10mm日期的水汽来源进行了后向轨迹追踪，发现某些天的降水与东南路径气流直接相关。研究结果显示印度季风强度较高时（如早、中全新世）东南路径气流对帕米尔高原东部的水汽输送不可忽视，同时提出，评估季风降水对青藏高原西部冰川形成与发展的贡献，仍然是一项具有挑战性的工作。
本项研究得到中科院先导战略专项（XDB26000000）、国家自然科学基金（41772371, 41572161, 41730319）、国家重点基础研究发展计划（2015CB953803）以及中科院青年促进会的支持。
原文连接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019GL082941