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全球气候变化引发诸多担忧，理解水文气候历史与现状至关重要。研究人员通过树轮 δ18O 数据重建青藏高原 3476 年降水。发现 20 世纪干旱极端严重，与季风和西风带减弱有关，且气候变迁影响社会发展。该研究为区域气候研究提供重要依据。
在全球气候变化的大背景下，人们越来越担忧气候波动带来的各种影响。水文气候的变化，尤其是在那些与全球大气环流紧密相连的地区，对生态系统和人类社会有着深远的影响。亚洲季风（AM）作为地球大气环流系统的重要组成部分，是数十亿人的重要水源，其任何变化都可能引发干旱、洪水等灾害。然而，由于仪器观测时间较短，以及代理重建数据的部分模糊性，想要清晰了解历史和近期水文气候的波动，以及这些波动对生态和社会产生的广泛影响，一直是科学界面临的巨大挑战。
在这样的困境下，中国科学院地球环境研究所等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们深入了解青藏高原的水文气候历史提供了宝贵的信息。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，采集祁连圆柏（Juniperus przewalskii Kom.）的树芯、圆盘以及古墓中的古木样本，分离年轮并提取 α - 纤维素，测量树轮 δ18O 值，构建树轮 δ18O 年表。其次，利用区域气候数据集，通过气候 - 代理校准重建青藏高原降水。此外，运用多种分析方法，如计算 EPS 和 Rbar 评估年表可靠性，采用分裂校准 - 验证法检验重建模型等。
树轮 δ18O 年表构建
研究人员从青藏高原东北部的活树、死树以及古墓中的古木获取样本，成功交叉定年后，对 17 个样本的单个年轮进行 α - 纤维素提取和分析，共测量了 15028 个树轮 δ18O 值。这些样本间相关性高，平均段长 885 年，部分样本超 1500 年。通过 “异常值校正法” 未发现异常样本，最终构建出涵盖 3476 年（公元前 1466 年 - 公元 2010 年）的树轮 δ18O 年表。
长期降水重建
研究人员利用区域气候数据集，通过气候 - 代理校准重建了青藏高原 3476 年的降水情况。树轮 δ18O 数据与前一年 9 月至当年 8 月的区域降水量（PS - A）相关性极强，相关系数达 -0.78，能解释 61% 的方差。基于此，运用回归函数重建了过去的 PS - A 。分裂校准 - 验证分析证实了重建数据的可靠性，与其他研究结果对比也进一步确认了数据集的可靠性和代表性。
降水变化特征
在年尺度上，重建的降水序列与当地树轮宽度测量的降水序列显著相关，但树轮 δ18O 年表能反映出长期水文气候从湿润到干燥的趋势，而树轮宽度年表因去除年龄相关趋势未体现这一变化。在多年代至百年尺度上，分析发现公元前 720 年至公元 70 年是过去三千年中最长的连续湿润期；公元 290 年至 390 年也是湿润期，之后呈干燥趋势。研究还确定了 9 个严重干旱期，其中 20 世纪（1930 - 2010 年）的干旱在 3476 年记录中极为严重，8% 的最干旱年份出现在这一时期。
亚洲季风与西风带的相互作用
青藏高原东北部受亚洲季风和西风带共同影响。研究发现，在年尺度上，重建的降水与季风亚洲干旱地图集（MADA）的干旱重建结果相关性良好；附近其他地区的树轮 δ18O 记录也与该研究的降水重建显著相关。在较长时间尺度上，该研究的降水时间序列与其他代表亚洲季风区和西风带主导的中亚地区的水文气候代理数据变化趋势一致，表明不同区域气候存在相互关联。
水文气候与中国文明发展
早期社会对水文气候敏感，湿润气候利于农业生产和文明发展，干旱则可能引发饥荒、社会冲突甚至朝代更迭。研究人员发现，中国古代文明发展与青藏高原水文气候存在关联。例如，公元前 720 年至公元前 110 年的湿润期对应中国周朝晚期至汉朝早期，文化蓬勃发展；而多个朝代的兴衰与干旱期相关，如汉朝、新朝、唐朝等，干旱导致饥荒、社会动荡，加速了朝代的灭亡。
研究人员通过重建青藏高原 3476 年的降水历史，揭示了该地区水文气候的长期变化趋势。20 世纪的干旱极端严重，可能与人为气溶胶排放导致的亚洲季风和西风带减弱有关。同时，研究还发现水文气候的变化对中国古代文明的发展有着重要影响。这一研究成果为气候模型构建、考古学和历史学研究提供了重要参考，让我们能从新的视角深入理解过去的气候变化和人类社会发展的关系。
