河西走廊东部末次冰期突发气候事件与大西洋经向翻转环流(AMOC)变化的磁气候学证据：来自沙沟黄土记录的启示

本研究通过高分辨率矿物磁学与粒度分析，揭示了河西走廊东部沙沟黄土记录的末次冰期东亚冬季风(EAWM)快速波动与北大西洋Dansgaard–Oeschger(D–O)事件和Heinrich事件的同步性，证实了大西洋经向翻转环流(AMOC)通过调控北极海冰范围对东亚季风系统的远程驱动机制，为理解北半球高-低纬度气候耦合提供了关键证据。

　　

论文解读

气候系统的突变事件一直是古气候研究的核心谜题。末次冰期时，格陵兰冰芯记录的Dansgaard–Oeschger(D–O)事件和北大西洋沉积物中的Heinrich事件，揭示了高纬度地区存在剧烈的千年尺度气候震荡。然而，这些信号如何传递到中低纬度地区？东亚季风系统如何响应？这些问题尚未完全阐明。传统观点认为，东亚夏季风(EASM)的变化主导了中国黄土高原的气候记录，但位于季风边缘区的河西走廊东部高分辨率黄土能否捕捉到冬季风(EAWM)的快速波动？这需要更精细的磁气候学证据来解答。

中国地质科学院地质力学研究所的Sheng Mei团队在《Global and Planetary Change》发表的研究，通过对沙沟黄土剖面的高分辨率矿物磁学（包括磁化率χ、非滞后剩磁ARM等）和粒度分析，首次在东亚季风西北缘的粗颗粒黄土中识别出所有已知D–O事件和Heinrich事件的完整记录。研究发现，磁粒度参数（如ARM/χ）与粗颗粒含量高度相关，证明该区域黄土磁学信号主要受EAWM强度控制，而非传统认为的成壤作用。通过与格陵兰冰芯年代框架对比，发现EAWM的增强/减弱与北大西洋冷事件/暖事件严格同步，表明AMOC减弱导致的北极海冰扩张会通过大气环流迅速影响东亚冬季风。

关键技术方法

1. 矿物磁学多参数分析（磁化率χ、ARM、SIRM等）用于区分磁性矿物来源和粒径变化；
2. 激光粒度仪测定体积粒度分布；
3. 基于 Greenland Ice Core Chronology 2005(GICC05)的年代框架同步；
4. 北半球多代理记录（冰芯、海洋沉积物、石笋）的对比分析。

研究结果
Essentially continuous accumulation of loess–paleosol sequences in the northwestern CLP
沙沟黄土剖面末次冰期层段（L₁）平均堆积速率达25 cm/ka，磁学参数在百年尺度上呈现连续波动，证实中国黄土高原西北缘的高沉积速率黄土能完整记录千年尺度气候事件，解决了关于黄土记录连续性的争议。

Magnetoclimatological evidence of EAWM variability
ARM/χ比值与>63 μm粗颗粒含量呈显著正相关（R²>0.7），表明磁性矿物粒径变化主要反映风力搬运强度而非成壤过程。这一发现颠覆了传统认为磁化率增强仅与EASM相关的认知，建立了EAWM强度与磁学参数的直接联系。

Coupling between EAWM and high-latitude climate
在8个D–O暖期（interstadials），ARM/χ下降对应EAWM减弱；在Heinrich冷事件期间，ARM/χ峰值反映极端冬季风增强。这种相位锁定关系表明，AMOC减弱→北极海冰扩张→西伯利亚高压增强→EAWM加强的连锁反应可在数十年内完成。

Discussion and implications
该研究提出"海洋-大气双通道"信号传递模型：在暖期，热带海洋向北输送的热量和水分放大低纬度D–O信号；在冷期，AMOC减弱主导的海洋过程更高效传递高纬度气候信号。这一发现解释了为何热带海洋记录比中纬度陆地记录显示出更强的D–O信号。研究还指出，沙沟黄土的粗颗粒组分对EAWM变化的敏感性远高于传统磁化率指标，为重建季风边缘区古气候提供了新代理。

结论
河西走廊东部黄土首次以磁气候学证据证实，东亚冬季风对北大西洋气候突变存在亚轨道尺度的快速响应，其动力学机制受AMOC强度和海冰范围调控。这一发现不仅完善了北半球气候突变事件的"遥相关"理论框架，也为预测未来AMOC减弱可能引发的东亚季风变异提供了古相似型。该成果凸显了多指标、高分辨率研究在破解古气候信号传递机制中的关键作用。