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地質系主導國際歐洲西風研究:重建6500年來西風的飄移軌跡

更新日期:112年1月4日

圖1圖2圖3圖4圖5

大西洋高壓帶,西風帶,及研究地點女巫洞。三角形與圓形符號是本研究中所用到的氣候資料來源地點。

地質系很嗨實驗室與國際合作夥伴在女巫洞合影 (右一:胡訓銘博士;右二:沈川洲教授)。

胡訓銘博士在北義大利女巫洞工作照片。

北義大利女巫洞。

女巫洞洞穴內石筍照片。

受到溫暖潮濕的西風調節,地處中緯度的地中海地區,除了有豐富的生物多樣性,萬年以來還孕育出許多璀璨的古文明。然而,近幾年來受到氣候變遷影響,熱浪與寒流等氣候災害加劇,已經嚴重威脅到當地居民生計糧食危機與生態系統。若缺乏對過去數千年以來西風帶的深度了解,很難評估未來逐漸嚴重的環境浩劫。

臺大地質系博士後研究員胡訓銘,中央研究院環境變遷研究中心副研究員李時雨,與地質系國家講座教授沈川洲率領的國際團隊,利用洞穴石筍紀錄,前人研究與氣候模擬,揭示6500年以來詳細的西風帶飄移歷史,此研究成果已於2022年12月21日刊登在頂尖期刊「自然通訊」《Nature Communications》

與2022年8月20日同樣發表在 Nature Communications 的小冰期早期西風帶研究(https://www.nature.com/articles/s41467-022-32654-w)一樣,團隊這次仍是使用義大利北部的女巫洞 (Bàsura cave) 石筍,使用地質系很嗨實驗室的精確鈾釷定年與微量元素濃度分析,搭配合作夥伴的碳酸鹽氧同位素測量,再與南歐各地如阿爾卑斯山、義大利、還有西班牙等地的資料對比,重建6500年以來南歐降雨歷史。胡訓銘博士進一步將女巫洞與過去20年來歐洲、地中海以及北大西洋的陸地與海洋文獻,進行綜合分析,並再加上副研究員的氣候模擬,詳細揭露西風飄移的過程與成因。

胡博士指出,長久以來,科學界就很想了解過去西風帶的變動,但一直以來都缺乏有效重建西風的方法,因為地質材料沒辦法直接記錄到「風」這個神秘又難以捉摸的氣候因子。在這一篇研究中,團隊跨越這個困難門檻,透過分析位於北緯30—40oN的北大西洋高壓帶在飄移時會造成的特殊降雨位置分布,找到西風在過去數千年的真實歷史軌跡。地質紀錄與模擬結果顯示,當高壓帶越接近歐洲大陸,西風帶就會更傾向朝東北方吹拂;反之,當高壓帶越遠離歐洲大陸,西風帶就會更傾向朝正東方吹拂。研究更發現,飄移的西風會導致數十年間歐洲地中海地區相當程度的降雨波動,甚至可能影響如羅馬帝國(https://www.mdpi.com/2225-1154/10/7/93)、埃及古王朝、阿卡德帝國等地中海與美索不達米亞地區的古文明發展。

這項重大突破是科學界首次直接追蹤西風帶數千年以來在歐洲大陸上的路徑飄移變化,可以提供未來預測歐洲水文氣候趨勢的參考依據。此研究由科技部卓越領航計畫、教育部深耕計畫、永續地球尖端科學研究中心、與臺大核心研究群計畫共同資助。在這個臺大地質系主導,包含來自歐、美、及亞洲的27個研究單位的國際計畫中,地質系參與的研究人員除了胡博士與沈教授外,還有已畢業學生蔡獻禎、簡瑋頤、宋文惠等人。

本研究成果已於2022年12月21日發表於 Nature Communications:https://www.nature.com/articles/%20s41467-022-34952-9

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