北巴塔哥尼亚冰原东侧安第斯山脉环境演化：从末次冰盛期（~19.3 ka）至今的生态与气候驱动机制

本研究通过分析智利中部Valle Chacabuco湖芯沉积物，揭示了南纬47°安第斯山脉自~19.3 ka以来的植被-气候协同演化规律。研究人员发现南半球西风带（SWW）强度/位置变化主导了千年-百年尺度的暖干/冷湿交替状态，并识别出~17.8 ka、~12.7 ka等关键气候转型节点，证实火活动与人类干扰（~0.3 ka）对生态系统的影响，为理解南半球中纬度气候系统响应机制提供了高分辨率案例。

　　

论文解读

背景与科学问题
南纬40°-50°的巴塔哥尼亚安第斯山脉是解码南半球气候系统的关键区域，其生态系统演化深受南半球西风带（Southern Westerly Winds, SWW）调控。尽管已有研究揭示末次冰盛期（Last Glacial Maximum, LGM, ~35-18 ka）至全新世的气候变迁框架，但现有记录存在三大局限：① Lago Augusta等关键站点缺乏高分辨率全新世数据；② 区域植被梯度（如Lago Augusta与Lago Los Flamencos记录的矛盾）成因不明；③ 千年-百年尺度气候变率及其与SWW的关联机制仍需实证。

智利大学等机构的研究团队选择Valle Chacabuco东侧的Lago Edita湖（47°08′S, 570 m a.s.l.）开展研究。该湖位于北巴塔哥尼亚冰原（North Patagonian Icefield）东缘，毗邻SWW最大影响带（48°-50°S），其沉积序列可追溯至~19.3 ka，完美覆盖LGM消退至人类活动时期。通过多指标分析，团队首次建立该区域连续的高分辨率环境演化序列，论文发表于《Quaternary Science Reviews》。

关键技术方法
研究基于1560 cm长的湖芯沉积物，采用放射性碳测年（¹⁴
C）建立年代框架，通过烧失量（LOI₅₅₀
/LOI₉₂₅
）区分有机质/碳酸盐含量，结合硅藻、花粉（如Nothofagus、Pediastrum）组合重建古生态，辅以炭屑分析量化火活动。对比邻近的Lago Augusta记录，整合冰川进退（如Glacial Lake Cochrane消亡于~11.3 ka）与SWW气候模型数据。

研究结果

1. 植被与火历史

• LGM至T1早期（~19.3-17.8 ka）：以耐寒草本（Poaceae、Empetrum）为主，LOI₉₂₅
  显示碳酸盐沉积，反映冷湿环境；~17.8 ka的Pediastrum激增和草本群落更替指示初期变暖，可能与SWW南移相关。
• T1中晚期（~14.5-11 ka）：乔木（Nothofagus）逐步扩张，~12.7 ka的短暂回暖与SWW减弱同步；炭屑峰值揭示火活动催化生态转型。
• 全新世：~11-8.8 ka的Nothofagus林地建立对应显著暖干化；~7.8 ka降水增加形成密闭森林，其波动与Monte San Lorenzo冰川进退呈反相位，印证SWW振荡驱动。

1. 气候机制解析
   沉积物粒度与有机组分揭示：~17.8 ka和~14.5 ka降水增加事件对应SWW强化，而~11 ka和~8.8 ka的暖干期反映SWW北撤。千年尺度上，暖干（冷湿）态与冰川退缩（前进）耦合，证实SWW-温度-降水三者的非线性反馈。

2. 人类干扰
   ~0.3 ka（约1700 CE）后的Deforestation（森林砍伐）与非本地植物扩散，标志智利/欧洲定居者影响，打破自然气候主导的生态格局。

结论与意义
该研究首次系统阐明北巴塔哥尼亚冰原东侧~19.3 ka以来的环境演化序列，揭示：① SWW动态是生态-气候耦合的核心驱动力，其千年-百年振荡具有半球尺度意义；② 火活动在T1和全新世转型期扮演"加速器"角色；③ 人类活动改写自然变率轨迹。成果为预测南半球中纬度对全球变化的响应提供了基准（baseline）数据，尤其凸显SWW作为连接热带与高纬气候的关键"桥梁"作用。