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从灵光乍现到苦思冥想 精选

已有 6515 次阅读 2020-12-24 11:26 |系统分类:科研笔记

 

做科研遇到难处时,最渴望灵光乍现,象阿基米德浴盆、牛顿的苹果、门捷列夫的梦。当然这是可遇不可求的,运气好,被宠幸一次,如果接受能力不佳或信息传送不全,也无法直接修成正果求之不得,辗转反侧苦思冥想。我们课题组最近在PNAS上发表的“6万年以来东亚热带地区季节性干旱事件Seasonal drought events in tropical East Asia over the last 60,000 y. PNAS, 2020. DOI: 10.1073/pnas.2013802117)论文,应该是经历了从灵光乍现到苦思冥想的磨砺。

在上一个疫情发生期间(2002-2003SARS),我的一位硕士研究生完成了广东湖光岩玛珥湖(图1)植硅体化石的鉴定,发现禾本科黍亚科哑铃型植硅体,在距今61万年期间,出现45次明显的含量高峰,不得其解。考虑到黍亚科适合干旱环境,全国表土哑铃型在江淮流域含量最高,如果在低纬度高降水区出现哑铃型高峰,最可能指示了干旱事件我灵光乍现,认为这应该与北大西洋的冰筏事件(Heinrich事件,简称H事件)有关,和美国佛罗里达发现的6-7次松花粉事件相似(Grimm E.C. et al. 1993Science),是北半球高纬度寒冷事件通过驱动热带辐合带经向移动,导致了低纬度气候事件的发生。可是仔细分析湖光岩的植硅体记录,干旱事件的数量、强度、年龄与H事件都不对应,特别是年龄的不对应,让人苦思冥想,这20几个AMS14C年龄可是用树叶和果实测得的,应该是非常可靠的

继续分析孢粉吧,又安排一位博士研究生,系统分析鉴定了233个孢粉组合,但在哑铃型高峰时间段,并没有发现类似佛罗里达的花粉事件。继续从苦思冥想到冥思苦想...,湖光岩的孢粉组合反映的是森林植被群落结构相对缓慢的变化,哑铃型植硅体反映的是一年生禾本科草本植物的快速变化。进一步想,虽然哑铃型百分含量是事实,但是百分含量变化不是独立的通量如何变化? 还是认为应该继续做下去。张健平副研究员再次重复实验,在233个样品中加示踪的石松孢子药片,重新分析、鉴定、统计了通量变化,出现了更加清楚的7次独立的哑铃型通量高峰,毫无疑问,在东亚低纬度地区一定重复发生过什么故事。

剩下的就是机制解释了,或者说原来灵光乍现的想法行不通了。2020年的疫情限制了我们的交通,但横空出世的视频会议,却让远在云南、近在北京不能够相见的作者成员,随时面对面讨论、修改,海洋-陆地,高纬-低纬,在此基础上,张健平整理了一套热带太平洋海表温度SST梯度数据,让我们讲了一个全新的故事

7次哑铃型峰值代表的干旱事件与高纬的H事件并不直接相关(图2A),但是与热带东-西太平洋海表温度(SST)梯度变化关系密切(图2 CD)。可能的机制是热带西太平洋SST升高,增加了Walker环流强度,在东北太平洋形成反气旋,有利于西太平洋副热带高压(WPSH)向西延伸,从而减少了区域降水。现代气候观测记录也表明,在WPSH向西移动的年份,湖光岩地区的春季和夏季降水显著降低(图2G这个结果揭示了北半球高纬度寒冷事件不是过去认为的通过大气过程直接驱动低纬度气候变化的,而是通过SST梯度变化纬向和经向海洋-大气环流共同的影响间接影响了东亚低纬度-湖光岩地区干旱事件的发生,时隐时现地还可以看到高纬H事件的影子,不过是低纬度的海洋在唱主角

这个工作还缺少气候模拟,我们课题组只是一个小团队,几台显微镜象几个侦察兵获得了点情报,期待大部队到来

相关报道http://www.igg.cas.cn/xwzx/yjcg/202011/t20201124_5777431.html

原文链接https://www.pnas.org/content/117/49/30988

 

图1 广东湛江湖光岩玛珥湖和钻孔位置


图2.png

图2 湖光岩植硅体和花粉变化与6万年来区域和全球气候记录对比(A-E),环流异常示意图(F),与环流异常相关的现代湛江地区降雨量(G)



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