我国学者与海外合作者在晚中新世陆相温度演化研究方面取得新进展

　　

图 晚中新世墨西拿期陆地-海洋降温与早上新世回暖。

　　在国家自然科学基金项目（批准号：41888101）资助下，中国地质大学（北京）地球科学与资源学院王成善院士课题组联合德国基尔大学地球科学研究所、美国华盛顿大学团簇同位素实验室在晚中新世陆相温度演化研究方面取得新进展。相关成果以“大气CO₂驱动东亚晚中新世降温和生态系统重组（CO₂-forced Late Miocene cooling and ecosystem reorganizations in East Asia）”为题，于2023年1月23日发表在《美国科学院院报》（PNAS）上。论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2214655120。

　　晚中新世-早上新世（8-5 Ma），全球海水表面温度经历了~6-8 ℃显著降温（中高纬地区）和快速回暖；陆地生态环境也发生剧变，如全球荒漠化加剧、北半球瞬时冰川开始出现、碳四草本植被向中高纬地区扩张、灵长目类人猿开始直立行走等。这一系列气候与生态环境变革推动了现今地球生态格局的形成。前人指出大气CO₂浓度变化可能驱动了晚中新世全球陆地-海洋温度演化，进而引发全球生态环境变革。然而，我们对该时期陆地温度响应了解较少。

　　课题组利用古土壤碳酸盐团簇同位素古温度计，重建了中国黄土高原地区8-5 Ma期间相对连续的地表温度记录，首次揭示出地表年平均温度在7.5-5.7 Ma期间经历~7 ℃的降温，在降温峰值期（~7-5.7 Ma），地表温度短暂与现今年平均温度相当，并在5.5-5 Ma经历快速回暖（图）。地表温度变化与全球海表温度变化趋势一致，指示了大气CO₂浓度变化可能是该时期全球温度变化的主要驱动因素，表明晚中新世末期的东亚生态环境变革与全球温度变化紧密相关。此外基于系列大气环流模拟，课题组发现随大气CO₂浓度下降，亚洲大陆与赤道西太平洋的陆海热力差异减小；中纬度地区东亚夏季风环流减弱，从南海和西太平洋向东亚中高纬度地区的水汽输送显著减少，东亚地区夏季降水明显减少。这表明大气CO₂浓度调控的全球变冷加剧了东亚季风区的陆地干旱，指出大气CO₂浓度变化是驱动晚中新世全球变冷与东亚陆地生态环境重组的直接因素。

　　近百年来，随着大气CO₂排放不断增加，全球平均气温持续升高，随之而来的气候环境问题，如海平面上升，极端高温与强降水等事件，已经成为人类面临的最大威胁。通过结合地质证据与气候模拟结果，该成果为深入理解东亚地区未来的气候演化提供了借鉴，即在全球持续变暖的气候背景下，东亚季风区将更加湿润，洪涝和飓风强度与频次可能进一步增强。该成果发表以来，PNAS官方新闻媒体以亮点成果的形式对该研究进行了报道，指出“该研究首次从海-陆温度协同演化的角度强调了大气CO₂浓度变化在全球气候演变中的驱动作用，为理解东亚陆地生态系统重组与全球气候之间的协同演化关系提供了重要依据”。