上新世东亚季风区水文气候时空异质性及其对现代变暖的启示

本研究通过南海北部沉积物的生物标志物记录（TEX86和叶蜡正构烷烃），重建了上新世温暖期东亚夏季风（EASM）的水文气候演变，揭示了南海与西太平洋暖池（WPWP）的动力学联系及降水三极模态的持续性，为预测未来全球变暖下的季风降水格局提供了关键古气候依据。

　　

论文解读

东亚夏季风（EASM）承载着全球三分之一人口的降水命脉，但其在未来变暖背景下的响应机制仍不明确。尽管现代气候模型预测EASM区降水将增加，但实际观测显示降水变化存在显著空间异质性。上新世（约3-5百万年前）作为与当前CO₂浓度（350-450 ppm）相近的温暖期，其气候特征为理解未来季风演变提供了天然实验室。然而，南海北部（nSCS）缺乏完整的上新世海表温度（SST）记录，且不同代用指标对EASM历史的解释存在分歧，亟需高分辨率、对温湿度敏感的新指标突破研究瓶颈。

国家自然科学基金资助的研究团队利用国际大洋发现计划（IODP）U1505站位的沉积物样本，创新性地结合古菌脂类标志物TEX₈₆（基于甘油二烷基甘油四醚的温度代用指标）和陆源叶蜡正构烷烃的平均链长（ACL，湿度指标），首次构建了南海北部上新世高分辨率温湿度演化序列。通过对比西太平洋暖池（WPWP）核心区及东亚其他区域的记录，揭示了WPWP边界动态变化与EASM降水三极模态的内在联系。

关键方法

1. TEX₈₆-SST重建：筛选172个沉积物样品，通过高效液相色谱-质谱联用技术（HPLC-MS）分析古菌GDGTs（四醚膜脂），计算温度指数。
2. ACL湿度指标：气相色谱（GC）测定C₂₇-C₃₃正构烷烃分布，反映华南植被水分利用效率。
3. 多记录对比：整合南海南部ODP 1143站、菲律宾海及华北黄土记录，验证气候模式的空间一致性。

研究结果
Pliocene SSTs in the nSCS
TEX₈₆数据显示南海北部上新世年均SST（约30.5°C）显著高于现代WPWP核心区（28°C），且与东热带太平洋SST同步波动，表明WPWP边界随纬向温度梯度减弱而扩张。南海北部与WPWP中心的温差变化（0.5-2°C）揭示了暖池的动力学收缩-扩张循环。

Terrestrial humidity reconstructions
ACL记录显示华南经历"干-湿-干"振荡，与南海南部湿润趋势形成南北"湿度跷跷板"。这种分异与太平洋经向SST梯度减弱导致的沃克环流（WC）强度变化相关：当赤道东风减弱时，南海水汽输送增强，但华南因副热带高压南移而干旱化。

Persistent tripole precipitation mode
结合华北黄土记录，研究发现EASM区存在稳定的三极降水模态：热带东南亚湿润-华南干旱-华北半湿润。该模态与现代EASM受控于海陆热力对比和大气环流的机制一致，说明即便在上新世均一温暖条件下，季风变率仍遵循基本物理规律。

结论与意义
研究首次证实上新世WPWP扩张通过调控太平洋SST梯度，重塑了EASM降水格局。三极模态的持续性表明，当代气候模型在预测未来季风变化时需重点考虑暖池动力学与环流反馈。南海北部TEX₈₆记录填补了低纬关键区古温度数据空白，而ACL与SST的耦合分析为解耦温度-降水效应提供了新范式。成果发表于《Global and Planetary Change》，为评估全球变暖下东亚极端气候风险提供了深时约束。