亚洲季风水文气候过去2万年的上游水汽源与环流模式控制机制

为解析亚洲季风区石笋氧同位素(δ18 O)记录与季风强度的关系争议，研究人员整合15个洞穴石笋记录与iTRACE模型，揭示δ18 O变化主要受印度洋-太平洋低纬度水汽源调控，证实中国洞穴记录同时反映局地降水与上游水汽传输信号，为季风动力学机制提供新见解。

　　

亚洲季风系统影响着全球近半数人口的农业生产与水资源分布，其变化机制一直是古气候研究的核心议题。洞穴石笋氧同位素(δ¹⁸
O)作为重建古季风的重要指标，却长期存在解释争议——究竟它反映的是局地降水强度，还是整合了上游水汽传输过程的综合信号？这一争议直接关系到如何正确解读过去季风变率及其驱动因素。早期研究多强调高纬度冰盖退缩和北大西洋环流(AMOC)对亚洲夏季风(ASM)的控制作用，但近年来越来越多证据表明，低纬度海表温度(SST)和ENSO等过程可能扮演着同等重要的角色。

为厘清这一科学问题，中国某研究机构联合团队在《Quaternary Science Reviews》发表最新成果。研究通过整合东亚与南亚15个洞穴的石笋δ¹⁸
O记录，结合iTRACE同位素模型模拟，重点分析了末次冰消期关键气候事件（Heinrich Stadial 1、B?lling-Aller?d暖期和Younger Dryas）中季风系统的响应机制。

研究主要采用三项关键技术：1）收集覆盖东亚夏季风(EASM)和印度夏季风(ISM)区的15支石笋高精度δ¹⁸
O序列；2）运用iTRACE模型进行水汽源追踪与同位素分馏模拟；3）通过850 hPa风场重建与降水δ¹⁸
O异常分析，解析环流-水汽耦合过程。

亚洲夏季风石笋δ¹⁸
O记录
对比末次盛冰期(LGM)至全新世的δ¹⁸
O序列显示，所有洞穴记录均清晰捕捉到YD和HS1等冷事件的同位素正偏信号。值得注意的是，上游ISM区洞穴（如Qunf、Timta）的δ¹⁸
O值比下游EASM区（如Dongge、Sanbao）普遍偏正2-3‰，这种空间分异暗示水汽传输路径对同位素组成的控制作用。

HS1与YD时期的模拟ASM降水δ¹⁸
O
模型模拟揭示YD期降水δ¹⁸
O较HS1显著偏负，对应着更强的夏季风环流。850 hPa风场显示YD期印度洋水汽输送增强，而HS1阶段则出现太平洋-印度洋水汽贡献此消彼长的重组现象。这种差异被归因于AMOC减弱背景下，热带SST梯度变化引发的沃克环流调整。

结论与意义
该研究证实亚洲季风区石笋δ¹⁸
O主要受控于低纬度水汽源区（印度洋与太平洋）的相对贡献变化，而非单纯反映局地降水量的"数量效应"。在气候转型期，高纬度强迫（如AMOC）通过调控热带SST场间接影响季风，而ENSO等低纬度过程则直接改变水汽传输路径。这一发现调和了长期存在的"局地降水"与"上游耗尽"假说之争，为理解不同时间尺度季风变率提供了统一框架。研究建立的模型-数据融合方法，也为预测未来全球变暖背景下亚洲水文格局演变提供了新工具。