摘要：近年来东亚古季风研究有从单一时间尺度向跨时间尺度转变的趋势，创新性地发现晚第四纪东亚夏季风千年尺度波动幅度受控于北半球夏季太阳辐射、高纬度冰量和大气CO2浓度的变化。这些研究为理解低大气CO2浓度条件下东亚夏季风轨道-千年跨时间尺度联系过程研究提供了科学依据。

近年来东亚古季风研究有从单一时间尺度向跨时间尺度转变的趋势，创新性地发现晚第四纪东亚夏季风千年尺度波动幅度受控于北半球夏季太阳辐射、高纬度冰量和大气CO2浓度的变化。这些研究为理解低大气CO2浓度条件下东亚夏季风轨道-千年跨时间尺度联系过程研究提供了科学依据。然而，目前大气CO2浓度已经超过了420 ppmV，在此背景下，东亚夏季风轨道-千年跨时间尺度联系规律是什么？是否与晚第四纪一致？这些问题的回答需要我们从高大气CO2浓度背景的地质时期寻找答案。晚中新世大气CO₂浓度接近现代水平，且北半球缺乏永久冰盖，与未来全球变暖背景相似，因此研究该时期东亚夏季风变化对预测未来季风变化具有重要意义。然而，现有研究多集中于单时间尺度演化趋势和周期规律，对于近来的研究热点，即轨道驱动力如何控制千年尺度东亚夏季风波动幅度这一问题，相关研究较少。兰州大学聂军胜教授团队基于青藏高原东北缘尖扎盆地的晚中新世风成沉积物，利用环境磁学方法建立了高分辨率（~1-kyr）干湿变化记录。研究发现，晚中新世东亚夏季风千年尺度波动的幅度主要受斜率及其相关周期控制，推断是斜率引起的高纬度太阳辐射变化，进而影响高纬度地区海洋表层水的温度和密度，导致海洋的垂直混合发生变化，改变了大西洋经向翻转环流强度，这些信号通过西风传输到东亚地区，最终影响东亚夏季风的千年尺度波动幅度。该研究首次将东亚夏季风千年尺度变化追溯至800万年前，揭示了轨道参数对千年尺度气候变化的跨尺度调控作用，不仅为深入理解东亚夏季风的跨时间尺度联系规律提供了新视角，而且为古气候模型的构建和未来季风变化的预测提供了新思路。

图1 尖扎盆地磁化率（χlf）记录及其小波变换分析

研究团队在青藏高原东北部尖扎盆地采集了厚约164米的晚中新世风成红粘土沉积物，结合热退磁和环境磁学方法，系统分析了沉积物的磁性参数。通过频谱分析和连续小波变换等方法，研究提取了轨道和千年尺度的气候变化信号。结果显示，轨道尺度上东亚夏季风变化主要受岁差和偏心率驱动，为季风低纬驱动学说提供了新证据。更有趣的是，该记录揭示出晚中新世东亚夏季风千年尺度变化的振幅受斜率及其调制周期的控制。这一模式与晚第四纪的岁差和偏心率驱动结果不同，研究团队认为这种差异可能与晚中新世北半球高纬度地区缺乏永久性冰盖有关。

图2 尖扎磁化率千年周期（χlf-HFC）及其振幅（χlf-HFC-AM）的小波变换分析

在第四纪，北半球高纬度地区存在永久性冰盖，其规模变化通过调控大西洋经向翻转环流的强度，显著影响了东亚夏季风千年尺度波动幅度的变化。然而，在晚中新世，北半球高纬度地区缺乏永久性冰盖，高纬度夏季太阳辐射的变化通过改变海洋表层水的盐度和密度，进而调控大西洋经向翻转环流的强度，影响了东亚夏季风的千年尺度波动的幅度。

图3 尖扎剖面磁化率千年周期振幅（χlf-HFC-AM）与古浪剖面铁钾比千年周期振幅（Fe/K-HFC-AM）的小波变换分析。

研究成果以“晚中新世东亚季风千年尺度变率幅度的斜率和岁差驱动”（Obliquity and precession forcing of the amplitude of millennial-scale East Asian monsoon variability during the late Miocene）为题，发表在国内优秀期刊《Science Bulletin》杂志。兰州大学地质科学与矿产资源学院青年研究员高鹏与兰州大学资源环境学院博士研究生沈田田为共同第一作者，兰州大学地质科学与矿产资源学院聂军胜教授与中国科学院新疆生态与地理研究所肖文交院士为共同通讯作者。该成果受到国家自然科学基金项目（42030505、41888101和42301007）、第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0704）和甘肃省科学技术厅自然科学基金项目（23JRRA1107和3JRRA1027）资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.01.042

原文链接｜兰州大学研究团队揭示晚中新世东亚夏季风多尺度作用机制

编辑｜王文乐

责任编辑｜彭倩

来源：澎湃新闻客户端