特刊编辑前言：洞穴沉积物记录的多尺度半球间夏季季风变化：区域气候响应与全球联系

《Global and Planetary Change》：Editorial preface to special issue: Speleothem records of multi-scale interhemispheric summer monsoon variability: Regional climate responses and global connections

本文系统综述了27篇利用石笋记录研究赤道两侧季风千年至百年尺度气候与环境变化的多学科成果，涵盖亚洲、南美、非洲季风区，结合氧碳同位素及锶同位素等新方法，揭示了季风演变的区域差异与全球联系。

　　

张海伟|谭良成|阿希什·辛哈|瓦尔德·费利佩·诺韦洛

中国西安交通大学全球环境变化研究所

摘要

为了增进我们对晚第四纪气候和环境变化的理解，以及这些变化在赤道两侧季风地区的驱动机制，我们在本虚拟特刊（VSI）中汇集了27篇相关研究论文。这些论文可以大致分为三个主题：（1）全新世千年至十年时间尺度的气候和环境变化；（2）上一个冰期期间的千年时间尺度气候和环境变化；（3）倒数第二个冰期和间冰期期间的季风变化（千年至百年时间尺度）。除了传统的氧和碳同位素指标外，一些研究还采用了新的指标（微量元素比值、锶同位素）来重建水文气候变化，这标志着基于洞穴沉积物研究的重大进展。研究区域涵盖了亚洲、南美洲和非洲的季风地区，提供了关于古季风研究的当前知识体系的全面概述。

引言

全球超过三分之二的人口居住在季风地区，这些地区的降水量在空间和时间上的变化会对生态环境和人类福祉产生深远影响。例如，中国东部的干旱和洪水的分布以及社会经济发展，直接依赖于东亚夏季季风（EASM）和印度夏季季风（ISM）的变化（Kathayat等人，2017年；Zhang等人，2021a年）。关于夏季季风演变及其控制因素的研究一直是古气候学和现代气候学研究的重点（Cheng等人，2016年；Wang等人，2008年）。此外，多项研究表明，人类活动（包括温室气体和气溶胶的排放）可能改变了全球季风的自然变率。因此，需要更长期的数据记录来研究亚洲夏季季风（ASM）、南美洲夏季季风（SASM）和非洲夏季季风（AFSM），以识别它们的共同变化模式并评估其对区域气候的影响。为此，我们在2024年推出了题为“多尺度跨半球夏季季风变化的洞穴沉积物记录、其区域气候响应及全球联系”的虚拟特刊（VSI），邀请学者提交能够加深我们对过去两个冰期-间冰期周期内季风系统演变及其区域气候响应理解的研究。

最近在铀-钍（U-Th）和铀-铅（U-Pb）地质年代学、微量元素分析、洞穴沉积物流体包裹体同位素研究、共聚焦显微镜用于层计数以及数据模型比较方面的进展，加速了这些时期季风变化重建的工作。最终，本特刊汇集了27篇论文，涵盖了三个主题领域：全新世千年至十年时间尺度的气候变化、上一个冰期期间的千年时间尺度气候和环境变化，以及倒数第二个冰期和间冰期期间的千年至百年时间尺度季风变化。除了传统的氧和碳同位素指标外，一些研究还使用了新的指标（如微量元素比值和锶同位素），标志着方法论上的重要扩展。研究地理范围包括亚洲、南美洲和非洲的季风地区（见图1）。

章节摘录

全新世气候和环境变化

全新世气候对人类扩张和全球农业发展产生了深远影响。这一时期拥有丰富的古气候记录，包括来自季风地区的洞穴沉积物、湖泊沉积物和黄土。越来越多的证据表明，这些季风区域的降水量在空间和时间上表现出显著的异质性（Lu等人，2024年；Zhang等人，2021b年；Novello等人，2018年）。

对于亚洲夏季季风（ASM）地区（见图1），Zhao等人……

上一个冰期期间的气候和环境变化

高纬度地区的千年尺度突变事件（如海因里希斯泰德事件（Heinrich Stadial events，HS）对低纬度地区的季风气候有显著影响。先前的研究记录了ASM和SASM地区之间反相的季风响应（Novello等人，2017年；Cheng等人，2012年；Wang等人，2004年；Wang等人，2001年）。然而，关于每个季风区域内降水变化的具体空间模式仍知之甚少。

倒数第二个冰期和间冰期期间的气候变化

与上一个冰期和全新世相比，关于倒数第二个冰期和间冰期的记录要少得多。Huang等人（2025年，本特刊；图1.12）提供了来自中国中部的罗水洞（Luoshui Cave）的石笋记录，该记录反映了千年至百年时间尺度的东亚夏季季风（EASM）变化。δ¹³C与δ¹⁸O振幅的显著差异表明生物和土壤过程对类似密度梯度（DO-like）的气候振荡非常敏感。

结论性评论

• 1)
  本文研究了全新世亚洲夏季季风（ASM）地区的环流/强度和降水模式，发现其长期呈现减弱趋势，并存在明显的纬度-经度时间变化模式。全新世最适宜期（Holocene Optimum）首先出现在中国西南部和西北部（9–8千年前），随后是中部和北部（7–6千年前），最后是东南部和东北部（约2千年前）。这种时空模式可能受到多种因素的共同影响。

作者贡献声明

张海伟：概念构思、资金获取、初稿撰写。谭良成：资源获取、审稿与编辑。阿希什·辛哈：撰写、审稿与编辑。瓦尔德·费利佩·诺韦洛：概念构思、撰写、审稿与编辑。

未引用的参考文献

Wang等人，2004a

Wang等人，2004b

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作为特邀编辑，我们衷心感谢所有作者对本特刊的宝贵贡献，同时感谢《Global Planetary Changes》杂志的主编Howard Falcon-Lang和执行编辑Jimin Sun提供的宝贵建议、编辑工作以及论文筛选方面的帮助。我们也感谢所有审稿人对论文的评审和提出的宝贵意见。感谢李欣颖博士制作了图1的基础地图。本特刊的完成也得到了……