EPSL：地环所在砗磲古天气研究中取得进展——首次从自然气候载体中检测出MJO信号
【发布时间：2020年12月25日
】【来源：中科院地球环境研究所】
热带大气季节内振荡（MJO）具有30-90天的准周期振荡，是次季节尺度上热带乃至全球大气环流中的重要系统。近半个世纪以来，现代器测资料的分析以及模式模拟结果表明MJO与其他天气/气候系统之间存在复杂的相互作用。包括亚洲-澳大利亚季风的爆发和结束、厄尔尼诺/拉尼娜的演变、热带气旋、极端降水、北大西洋涛动等。MJO对次季节尺度上长期天气预报（15-30天）的准确性有至关重要的影响，因此研究它在更长时间尺度不同气候背景平均态下的变化特征，对于预测全球变暖情景下的天气/气候异常有重要意义。但是，由于现代器测资料的时间跨度较短，MJO的发生发展和长期变化机制仍不清楚，导致MJO的预报预测仍面临巨大的困难。
近期中国科学院地球环境研究所晏宏研究员团队，利用激光共聚焦显微镜（LSCM）和纳米二次离子质谱（NanoSIMS），获得了南海北部现代砗磲壳体中多种天-小时分辨率的生物地球化学记录，如天生长速率（DGR）、Sr/Ca、Fe/Ca、天纹层荧光强度等。与当地气象资料的对比分析表明DGR、Fe/Ca和天纹层荧光强度记录能够显著地反映热带地区MJO的周期变化。MJO可能通过影响采样点区域有效太阳辐射来影响砗磲的天生长速率，而Fe/Ca和荧光强度的变化则反映了MJO活动时局地强风带来的垂直混合和表层营养盐变化。
这是第一次从自然气候载体中检测出MJO活动信号，为研究器测时代以前的MJO活动提供了新的思路。利用不同地质时期的化石砗磲可获取不同气候背景下MJO的特征和变率，为预测全球变暖预期下MJO的变化提供依据。
图1：2012-2013年现代砗磲样品生物地球化学序列中记录的MJO周期信号。（a）天生长速率，（b）Fe/Ca，(c)荧光强度和(d)Sr/Ca序列的功率谱图。所有时间序列都进行了高通滤波以去除季节到年际变化的影响。浅蓝色阴影表示MJO的功率谱范围，蓝线表示95%置信度，显著峰值用数值表示（单位为：天）。
图2：砗磲代用记录和当地气象资料的相关性图。（a）DGR（绿线）和OLR*（黑线），（b）Fe/Ca（黄线）和风速（黑线），（c）荧光强度（蓝线）和风速（黑线），（d）DGR（红线）和海表面温度（黑线）。所有时间序列都进行了30-90天带通滤波。
该成果近期发表在《Earth and Planetary Science letters》。研究得到国家自然科学基金面上项目、杰青项目，中科院前沿重点、先导B、西部之光项目的支持。
Hong Yan*, Nanyu Zhao, Pengchao Zhou, Chengcheng Liu, Haobai Fei, Ming Li, Fei Liu, Yuanjian Yang, Wei Yang, John Dodson., 2021, The first detection of the Madden-Julian Oscillation signal in daily to hourly resolution proxy records derived from a natural archive of Giant Clam Shell (Tridacna spp.). Earth and Planetary Science Letters, 555, 116703. 文章链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116703。
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