地球環境研究所揭示過去1400年黃土高原西部干濕波動與社會發展、植被演化的緊密聯系

黃土高原在全新世經歷了顯著的氣候波動和強烈的人類活動，然而，目前對區域生態環境對氣候變化和人類活動的響應的認識仍不清晰。

近期，中國科學院地球環境研究所“極端氣候事件及影響”團隊（EXCEIS）譚亮成課題組利用甘肅煙霧洞石筍高分辨率多指標記錄，重建了黃土高原西部過去1400年水文氣候變化歷史；結合區域水文氣候指標記錄、人類活動和植被演變記錄、以及歷史文獻記錄的干旱事件等，揭示區域水文氣候波動與生態環境演變及社會變化之間的緊密聯系。研究發現：（1）煙霧洞石筍穩定同位素（δ18O和δ13C）受動力分餾效應影響，反映了較為復雜的氣候信號；而微量元素（Sr/Ca、Mg/Ca和Ba/Ca）的第一主成分（PC1）與區域水文氣候記錄表現出較高的一致性，可作為區域干濕變化的可靠指標（圖1和圖2）。（2）區域干濕變化與人類活動共同主導了黃土高原西部地區的植被演化。中世紀暖期相對暖濕的氣候環境與增強的人類活動導致植被覆蓋減少，而小冰期早期寒冷干旱的氣候及伴隨的農業活動減弱，可能反而有利于地區植被的自然恢復（圖2）。極端干旱氣候可能通過生計危機引發地緣沖突，而黃土高原西部地區脆弱的生態環境則放大了社會變化對極端氣候事件的響應。（3）隨著中世紀暖期至小冰期亞洲夏季風強度的逐漸減弱，煙霧洞石筍記錄的年代至多年代際尺度干濕震蕩顯著增強，與歷史文獻中記載的洪澇和干旱事件頻發相吻合（圖3），而這一氣候變化特征可能與厄爾尼諾—南方濤動（ENSO）事件的作用密切相關。

研究成果近期發表在Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology期刊上，中國科學院地球環境研究所博士后張金和博士生唐慧茹為共同第一作者，譚亮成研究員為通訊作者。研究工作得到國家杰出青年科學基金（42325705）、中國科學院戰略性先導科技專項B類項目、中國科學院西部交叉團隊項目（xbzg-zdsys-202217）、中國博士后科學基金（2024M753202）等的聯合資助。

Jin Zhang#, Huiru Tang#, Haiwei Zhang, Ashish Sinha, Le Ma, Jingjie Zang,Yanzhen Li, Liangcheng Tan*. Decadal to centennial scale hydroclimate oscillations on the western Loess Plateau during the past 1400 years. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2025, 678, 113235. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.113235

圖1. 甘肅煙霧洞石筍YW-2多指標記錄

圖2. 煙霧洞石筍記錄（微量元素PC1）與中國北方湖泊和人類活動記錄對比

圖3. 煙霧洞年代至多年代際尺度水文氣候變化（PC1 IMF1+2+3）與歷史文獻記載的區域干旱和洪水事件記錄對比