本院地質系主導國際計畫 研究歐洲西風帶獲重大發展

臺大地質系博士後研究員胡訓銘,與沈川洲國家講座教授率領的國際團隊,利用義大利北部的女巫洞(Bàsura cave)石筍微量元素紀錄與精確的鈾釷定年技術,重建八百年以來歐洲的氣候變遷。研究發現西元1450-1850的『小冰期』早期發生異常西風分流,造成歐洲大陸數百年的極乾冷時期。此歷時3年的研究成果於8月20日刊登在頂尖期刊「自然通訊」《Nature Communications》(註一)。
國人最愛的旅遊勝地歐洲,雖位於北緯40-70度的中高緯度上,但氣候並不寒冷,尤其是秋冬之際,舒適的天氣與偶而為之的皚皚白雪,總是吸引全世界的旅客作為最夢幻的蜜月首選。而如此宜人的天氣,其實全都歸功於歐洲大陸有溫暖潮濕的西風調節。
胡訓銘博士指出,過去認為在十五世紀左右,因火山爆發與太陽活動力降低,全球氣溫下降,造成萬年以來最寒冷的一段時期,歐洲則歷經了約四百年的凜冽寒冬;這個類似冰河時期的年代,被稱為——『小冰期』;然而,在這段時間歐洲氣候到底發生甚麼變化,一直是科學界未解的謎團之一。
地質系與歐洲研究夥伴,在2018年於北義大利的女巫洞採集一株長8公分的石筍標本,於臺大地質系很嗨實驗室(HISPEC)進行鈾釷定年以及微量元素分析,建立八百年以來義大利北部的降雨紀錄,重建西風帶的漂移歷史。
胡博士進一步說明,研究團隊透過石筍重建的紀錄,比對前人的大西洋、歐洲、與北非的資料,並分析各種氣候模式後發現,歐洲北部在小冰期早期,秋冬時節經常性出現異常高壓勢力,迫使當時的西風帶分岔成兩條,其中之一將源源不絕的水氣帶往地中海地區,另外一條則將溫暖潮濕的空氣帶往極區。這時歐洲的大部分的地區則被強勁的高壓勢力影響,導致西風無法調節歐洲大陸上的氣候。因為西風沒辦法吹進歐洲大陸,加劇了歐洲大部分地區數百年極乾與極冷的冬季。
研究指出這種西風分岔現象,可能是由小冰期初期大規模的海冰融化事件與太陽活動減小(輻射減弱)所誘發;在未來全球暖化的趨勢下,不斷消融的大西洋海冰很可能會讓這幾百年前的劇本再度重演;假如成真,屆時居住於西風帶的居民可能會面臨更乾旱的氣候型態,當地的生態系也將面臨嚴峻的考驗。胡博士強調,西風帶的擺盪與歐洲地區的氣候變化往往也深刻的影響古文明的發展與調適,例如今年六月研究團隊就針對氣候變遷與西羅馬帝國的興衰發表了另一篇國際期刊(註二),討論兩者之間的相關性。
沈教授表示,臺大地質系與歐洲一些研究單位從事古氣候變遷與人類演化合作研究已超過十年。此次發表的論文,主要是新科胡博士研究西風演化的成果之一。這項重大突破是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、臺的15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,還有已畢業碩士班學生蔡獻禎、簡瑋頤、宋文惠等人。

發表資訊:
註一: Hu, H.-M., Shen C.-C., Chiang, J. C. H., Trouet V., Michel V., Tsai H.-C., Valensi P., Spötl C., Starnini E., Zunino M., Chien W.-Y., Sung W.-H., Chien Y.-T., Chang P., and Korty R. (2022) Split westerlies over Europe in the early Little Ice Age. Nature Communications 13, 4898.
https://www.nature.com/articles/s41467-022-32654-w
註二: Hu, H.-M., Michel, V., Valensi, P., Mii, H.-S., Starnini, E., Zunino, M., & Shen, C.-C. (2022). Stalagmite-inferred climate in the western Mediterranean during the Roman Warm Period. Climate 10, 93.
https://www.mdpi.com/2225-1154/10/7/93

圖一:臺大地質系胡訓銘博士於西元 2018年在義大利北部女巫洞進行採樣工作。

圖二:沈川洲 (左四) 教授率領的解密歐洲與地中海西風國際計畫,在義大利北部的女巫洞前合影。右三為胡訓銘博士。

圖三: 北義大利女巫洞裡紀錄西風變遷歷史的石筍。

圖四:女巫洞位置與自北大西洋吹向歐洲的西風帶。(上圖) 現代自北大西洋的盛行西風,為歐洲帶來溫暖潮濕的冬天。(圖二) 小冰期早期 (西元1470-1610) 位於北歐的異常高壓,迫使西風分岔,造成歐洲大陸核心區域數百年的乾冷氣候。

最後修改日期:2022 年 8 月 31 日