中国东南部石笋磁学记录揭示4.7-3.9万年前东亚夏季风水文气候的千年尺度振荡机制

研究人员通过中国东南部仙云洞石笋多指标（δ18O、δ13C和IRMsoft-flux）高分辨率记录，揭示了4.69-3.92万年前东亚夏季风（EASM）水文气候对热带太平洋热力变化的响应机制，发现半岁差周期峰值通过调控厄尔尼诺-like状态和东亚哈德莱环流（EAHC），驱动了中国南部降水异常，为理解低纬-高纬气候耦合提供了新证据。

　　

背景与科学问题
末次冰期东亚夏季风（East Asian Summer Monsoon, EASM）存在与北大西洋气候事件同步的千年尺度振荡，但区域水文变化与高低纬驱动力的联系机制长期存在争议。传统石笋δ¹⁸O记录虽能反映大尺度环流变化，却难以直接指示降水异常。此外，热带太平洋半岁差周期对副热带季风的影响缺乏陆地证据支持。这些空白使得4.7-3.9万年前（中MIS 3阶段）——即北半球夏季太阳辐射（NHSI）极小期与半岁差周期峰值重叠的关键时段——成为揭示气候驱动机制的理想窗口。

研究设计与技术方法
中国科学院等机构的研究团队对福建仙云洞石笋XY3–35开展高精度铀系测年（²³⁰Th，误差<±0.1 kyr）和多指标分析，包括：

1. 环境磁学：通过等温剩磁软通量（IRM_soft-flux）量化降水驱动的土壤磁性颗粒迁移；
2. 地球化学：δ¹⁸O和δ¹³C分别指示水汽来源与植被活动；
3. 生长速率与初始²³⁴U/²³⁸U：辅助验证水文活动强度。

主要发现

1. 磁学载体与水文指示
   SIRM曲线证实石笋磁性矿物以磁铁矿为主，源自上覆土壤渗透。IRM_soft-flux在DO 12-11事件期间显著升高，对应43.96-42.98 kyr B.P.的最大湿润期，与δ¹³C负偏、生长速率加快等指标一致。

2. 热带太平洋调控机制
   湿润峰值恰逢半岁差周期顶峰，此时赤道西太平洋垂直温度梯度增强，东西海温梯度（ΔSST）最小化形成厄尔尼诺-like状态，导致东亚哈德莱环流（EAHC）减弱和西太平洋副高（WPSH）南移，共同促进中国南部水汽辐合。

3. 高低纬耦合证据
   DO事件中IRM_soft-flux与格陵兰冰芯记录同步变化，但区域降水响应受热带热力状态调制，例如DO 11期间尽管季风减弱（δ¹⁸O正偏），仍因太平洋强迫维持湿润条件。

结论与意义
该研究首次将石笋磁学指标与经典气候代用指标结合，阐明热带太平洋热力变化通过海气耦合（如EAHC-WPSH系统）向副热带传递水文信号的完整路径。发现半岁差周期可通过调控厄尔尼诺-like状态，独立于北半球太阳辐射影响区域降水，为预测未来极端气候事件提供了古气候类比案例。成果发表于《Global and Planetary Change》，对完善气候模型中的低纬过程参数化具有重要价值。