美国西南部全新世最干旱期（9.5–7 ka）：洞穴石笋记录揭示的阿尔蒂热姆气候事件

本研究通过分析美国新墨西哥州洞穴石笋的珊瑚状生长纹层及生长间断，首次界定出西南地区9.5–7 ka的"阿尔蒂热姆干旱期"，揭示该时期由轨道强迫驱动的太平洋/北大西洋副热带高压增强导致持续性干旱，为预测未来气候变暖情景提供关键古气候类比。

　　

在全球变暖加剧的背景下，理解过去类似暖期气候特征成为迫切需求。全新世阿尔蒂热姆期（Altithermal Interval）作为末次冰盛期后最温暖的时期（11-5 ka），被认为是预测未来气候的理想自然实验室。然而，美国西南部（SW USA）这一关键区域的阿尔蒂热姆期特征长期存在争议——既有研究认为该区域存在类似大盆地（Great Basin）的中全新世干旱（8.2–4.2 ka），也有石笋记录暗示更早的干旱事件（10–7 ka），这种分歧严重制约着气候模型的精度提升。

新墨西哥大学（University of New Mexico）的研究团队通过多指标分析 Guadalupe 山脉洞穴系统中的四支石笋（Helens1/2、PP1、CaCa-Music4），在《Quaternary Science Reviews》发表的研究首次确认：美国西南部在9.5–7 ka期间经历了全新世最持久的干旱事件，并将其命名为"SW USA阿尔蒂热姆间隔期"。这项研究不仅解决了关于干旱发生时间的学术争议，更通过创新性地将石笋珊瑚状生长纹层（coralloidal growth）作为干旱指标，揭示了轨道强迫作用下海洋副热带高压系统对区域水汽输送的关键控制机制。

研究团队运用铀系测年（U-series dating）建立高精度年代框架，结合稳定同位素（δ¹⁸O、δ¹³C）和微量元素（Na/Ba/Sr）分析，并首次系统解析了石笋珊瑚状生长层的气候指示意义。样本来自三个不同海拔的洞穴（Pink Panther Cave, Helens Cave, Carlsbad Cavern），覆盖海拔1260–1900米的生态梯度，通过交叉验证确保结论可靠性。

【Coralloidal stalagmite growth】部分揭示：Helens洞穴两支石笋中段出现的珊瑚状生长层（图2-3）并非后期附着物，而是干旱期原生沉积特征。这种多孔状方解石结构形成于低渗滤水量（<35 cm/年降水）和高蒸发条件下，其清晰的上下边界（9.5–7 ka）标志着干旱起止时间。

【Discussion】部分通过多指标耦合证实：δ¹⁸O正偏（+2‰）、δ¹³C负偏（-8‰）与Na/Sr比值升高共同反映，该时期洞穴上覆土壤生物活性降低、优先流路径减少，导致年均有效湿度（effective moisture）下降40–60%。值得注意的是，PP1石笋的密集纹层与Carlsbad Cavern样本的生长间断形成互补证据，表明不同海拔区域对干旱响应方式存在差异——高海拔区维持有限降水而低海拔区完全停止滴水。

研究最终建立气候驱动模型：早全新世北半球夏季太阳辐射峰值（~11 ka）导致太平洋副热带高压（North Pacific High）和北大西洋高压（North Atlantic High）持续增强，一方面抑制冬季ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）相关降水，另一方面阻碍北美季风（North American Monsoon）北进。这种"双高压夹击"机制使得西南部成为水汽输送盲区，持续时间远超传统认识的4.2 ka中全新世干旱。

该研究突破性地将Antevs（1955）提出的"阿尔蒂热姆长期干旱"概念空间定位到美国西南部，并精确其时间范围为格林兰期（Greenlandian）晚期至北格里普期（Northgrippian）早期。这不仅修正了气候模型对比时段的选择（从8.2–4.2 ka调整至9.5–7 ka），更通过石笋生长动力学创新指标，为评估现代全球变暖下西南部干旱风险提供了地质尺度参照系。正如作者Polyak强调的，当前CO₂浓度已达420 ppmv（远高于全新世最高260 ppmv），理解这种极端暖期气候响应的区域差异性，对预测未来水资源分布至关重要。