許晨曦等-QSR：亞洲季風區樹輪氧同位素的氣候訊號

大氣降水氧同位素受到亞洲夏季風的影響，因此亞洲季風區不同地質記錄（石筍、湖泊、泥炭、冰芯、樹輪等）中的氧同位素被用來指示亞洲夏季風的變化。我國季風區不同地點的石筍氧同位素在軌道和亞軌道尺度具有較好的一致性變化，很可能反映了大尺度環流的變化，但其氣候意義尚存在爭議。由於觀測的降水氧同位素在時間和空間覆蓋度上均不足，很難利用現代器測資料來探索亞洲季風區不同地點降水氧同位素共同訊號與氣候要素之間的關係。

季風區單點的樹輪氧同位素受到大氣降水氧同位素和相對溼度的控制，不同地點的大氣降水氧同位素主要受到大尺度環流的影響，而相對溼度則主要反映了局地的氣候資訊。因此，提取不同地點樹輪氧同位素變化的第一主成分（PC1，即不同記錄中共性資訊），可反映亞洲季風區不同地點大氣降水氧同位素的共同訊號。樹木年輪具有年解析度，可以與現代器測記錄進行對比，驗證指標的氣候意義。

中國科學院地質與地球物理研究所新生代地質與環境院重點實驗室季風系統演化課題組許晨曦研究員等收集整理了亞洲季風區24個點位的樹木年輪氧同位素序列，提取其第一主成分（PC1），透過相關性分析發現：

（1）在年際尺度上：亞洲季風區24個點位樹輪氧同位素的PC1與亞洲季風指數（r=-0.58）、南亞季風降水量（r=-0.66）、Nino 3.4 SST（尼諾3.4區海表溫度，用來表徵ENSO變化）顯著相關（r=0.72）（圖1）。PC1與亞洲季風指數和南亞季風降水量的關係，揭示了季風環流強度和上游雨除效應對PC1的影響。具體表現為：當亞洲季風強時，上游的南亞地區降水量大，導致下游的降水氧同位素偏負。PC1與Nino 3.4海溫的關係表現為：東太平洋海溫高時，沃克環流減弱，導致西太暖池地區對流減弱，季風降水的氧同位素值偏正（圖2）。但由於南亞季風降水量和Nino 3.4 SST有密切的聯絡（-0.61），所以無法判斷季風和ENSO哪個過程對PC1的影響更大。

圖1 亞洲季風區24個點位樹輪氧同位素的PC1與亞洲降水氧同位素指數（a）、亞洲季風指數（b）、南亞季風降水量（c）和Nino 3.4 SST（d）的對比

圖2 亞洲季風區24個點位樹輪氧同位素的PC1與OLR（a）和SST（b）的空間相關

（2）在年代際尺度上：亞洲季風區24個點位樹輪氧同位素的PC1與PDO顯著正相關（r=0.66），與AMO顯著負相關（r=-0.42）。揭示出北半球高緯過程對PC1的影響。上述研究證明了不同地點樹輪氧同位素變化的PC1反映亞洲季風區不同地點大氣降水氧同位素的共同訊號。該訊號在年際尺度上受到南亞季風降水和Nino 3.4 SST的影響，在年代際尺度上受到PDO和AMO的影響。

（3）透過對比發現，儘管不同地點樹輪氧同位素的PC1反映了大尺度的環流資訊，但單一地點的樹輪氧同位素主要受到局地乾溼變化的控制，可用於局地乾溼變化重建，而且整合區域多個樹輪氧同位素年表不僅可以獲得更穩定的氣候訊號，還可以獲得更強的氣候訊號（圖3）。

圖3 不同區域多個樹輪氧同位素年表與降水量的相關關係

上述結果揭示了年際-年代際尺度上亞洲季風區不同地點大氣降水氧同位素共同訊號的氣候意義。未來需要更多的單點樹輪氧同位素記錄，從而獲得更強更穩定的區域乾溼變化資訊以及更大尺度的環流資訊。

研究成果發表於國際學術期刊QSR。（許晨曦，趙卿宇，安文玲，Simon Wang，譚寧，佐野雅規，中塚武，Krishna Borhara，郭正堂. Tree-ring oxygen isotope across monsoon Asia: Common signal and local influence[J]. Quaternary Science Reviews, 2021, 269:107156. DOI: 10.1016/j.quascirev.2021.107156）

編輯：萬鵬

美編：陳菲菲