近日，國際地學自然指數(Nature Index)期刊《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)在線發表了中國科學院海洋研究所和美國路易斯安那州立大學、自然資源部第一海洋研究所等單位合作的最新研究成果“Northward shift of the Northern Hemisphere westerlies in the early to late Miocene and its links to Tibetan uplift”。 

　　研究人員通過西太平洋風塵沉積記錄揭示出北半球西風帶在中新世之前靠近北緯30度，在早-晚中新世(23-9百萬年前)期間受青藏高原隆升驅動，逐漸向北移動到現今位置(~40 N)，隨后在長時間尺度上保持相對穩定。研究首次重建了北半球西風帶中新世以來的長期演化歷史，對于理解全球氣候系統演化與高原隆升之間的流固耦合和構造-氣候聯系有重要意義。 

　　亞洲內陸是全球第二大風塵源區，每年約6億噸粉塵從這里被揚起，通過西風帶或東亞冬季風向東輸送，其中大多沉降于陸地成為沙漠或黃土，少部分沉降于西太平洋成為海洋風塵沉積。西太平洋風塵沉積也因此保存了風塵運輸途徑的重要信息，成為追溯西風演化的重要研究材料。西風帶是全球氣候系統的重要組成部分，其驅動了中緯度表層洋流，調節了海洋和大氣的熱量、水汽及碳交換，對區域和全球氣候變化有重要影響。目前關于西風帶演化歷史的研究主要集中在軌道-季節性時間尺度，揭示出西風帶在冷期向赤道移動，暖期向極地移動，主要受控于赤道—極地之間的溫度梯度。但在更長的構造時間尺度上，中新世以來西風帶長期演化歷史和驅動機制仍不清楚，我們尤其缺乏對西風帶演化是否及如何響應亞洲地形構造隆升的了解。 

圖1 研究站位圖 

　　研究人員利用深海鉆探計劃(DSDP) 31航次在菲律賓海北部鉆取的296站位巖芯沉積物（圖1），基于已發表的地球化學和生物地層年代約束，通過Sr-Nd同位素等指標重建了~23 百萬年前以來高分辨率的西太平洋風塵通量記錄，追溯了中新世以來亞洲風塵輸入西太平洋的歷史，并通過對比已發表的北太平洋風塵通量記錄，揭示了北半球西風帶中新世以來的演化歷史及其與青藏高原隆升之間的聯系。 

圖2 西太平洋Sr-Nd同位素組成的物源示蹤及中新世以來研究站位古地理位置變動 

　　物源示蹤結果顯示（圖2），菲律賓海北部296站位和北太平洋1208站位硅酸鹽組分均為西太平洋島弧風化產物和亞洲沙漠B區風塵的混合，其中風塵主要來源于塔克拉瑪干沙漠，由西風搬運。進一步計算并對比兩個站位的風塵組分占比和風塵通量演變后發現，早中新世，兩個站位風塵通量比值在10以上，此后比值逐漸減小，并在約9 百萬年前減小到~1，并穩定保持至今，且二者在9 百萬年前以來維持了相似的變化趨勢（圖3）。 

圖3 中新世以來西太平洋風塵通量及青藏高原隆升歷史對比 

　　研究人員進一步分析了造成這種風塵通量差異演化的原因。利用Gplates軟件模擬得到了296站位和1208站位中新世以來的古地理位置變動，并基于現代風塵通量分布模擬了站位移動導致的風塵通量變化，得到了與地質記錄相反的結果，據此排除了站位地理位置變動的影響?；趦蓚€站位具有相同的風塵源區，研究人員提出，北半球西風帶可能在~23百萬年前從靠近296站位的30 N附近開始向北移動，并在~9 百萬年前到達接近現代的位置(~40 N)，此后在構造時間尺度上保持相對穩定。該結論得到了模擬結果的驗證。進一步綜合對比青藏高原隆升歷史和新生代全球變冷記錄，并結合前人關于地形隆起影響西風帶位移的模擬結果，我們提出青藏高原自晚漸新世以來的大規模隆升可能驅動了北半球西風帶的北移。 

　　論文第一作者為海洋所博士研究生唐藝，通訊作者為萬世明研究員。研究得到了國家自然科學基金、中國科學院戰略先導科技專項、泰山和鰲山學者項目的支持。 

　　論文信息： 

　　Tang Y., Wan S.*, Clift P. D., Zhao D., Xu Z., Zhang J., Song Z., Jin H., Li M., Shi X., Li A. Northward shift of the Northern Hemisphere westerlies in the early to late Miocene and its links to Tibetan uplift. Geophysical Research Letters, 2022, doi: 10.1029/2022GL099311 

　　https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022GL099311