樹輪穩定氧同位素：解鎖我國“中央水塔”的密碼

秦巴地區橫貫我國中部，具有豐富的生物多樣性和高度的氣候敏感性。其中，秦嶺更是被譽為中國的“中央水塔”，是我國暖溫帶和亞熱帶季風氣候的過渡地帶。秦巴地區不僅是我國重要的水資源保護區，更是生態環境脆弱區。然而，近幾十年來，氣候變化對秦巴地區的水資源、生物多樣性和生態環境等造成了巨大沖擊。

夏季是秦巴地區降水最為集中的季節，也是植被生長的關鍵時期。夏季水文氣候的變化及水熱配置模式在一定程度上不僅會對水資源造成重要影響，也會對植被生長及生態系統穩定性等產生深遠影響。因此，社會急需對氣候變化作出高質量、可靠的預測。然而，現有資料在時間分辨率、氣候量化程度或空間覆蓋度等方面，遠不能滿足氣候變化的精細結構分析及未來趨勢預測的需求，對秦巴地區夏季水文氣候變異的時空特征及其潛在原因的理解仍有待深入。

近日，中國科學院地球環境研究所極端氣候事件及影響團隊（EXCEIS）的樹輪課題組研究人員，利用高分辨率樹輪 δ18O 記錄，定量重建了秦巴地區南部1830-2017年間的夏季相對濕度（RHJJA）變化歷史（圖1）。這一研究為我們打開了洞察中國“中央水塔”歷史時期夏季水文氣候變化的窗口。

該研究揭示，中國歷史時期兩次特大干旱—“丁戊大旱”和“1940-1943 年大旱”，均對研究區產生重大影響，其中“1940—1943 年大旱”的影響程度更甚。重建中識別出的三個干旱期（公元 1850-1859 年、1920-1943 年、1966-1982 年）和三個濕潤期（公元 1861-1875 年、1885-1898 年和 2009-2013 年）與“中央水塔”內部多地的水文氣候振蕩基本一致，表明秦巴地區一定時空尺度水文氣候變化的同步性。然而，在1943-1953 年這連續11年期間，“中央水塔”北部和南部的年RHJJA變化存在差異，步調不一致（圖2），即南部偏干旱（濕潤）時北部偏濕潤（干），這與亞洲夏季風內部系統的調整密切相關。此外，秦巴地區出現的干暖/濕冷的模式（圖3）表明，未來氣候變暖可能會加劇這一廣大區域的干旱狀況。

該研究揭示進一步揭示，這一“中央水塔”的水文氣候變化主要由亞洲夏季風（ASM）驅動，其中印度夏季風（ISM）輸送的水汽起著主導作用。此外，厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）進一步調節著這一區域的水文氣候變化。該研究對于理解氣候變化的影響、水資源管理以及“中央水塔” 及其他季風區的生態系統保護至關重要。

圖1 研究區（左圖）及夏季相對濕度重建（右圖）

注：圖中紅點代表極端干旱年份。

圖2?秦嶺北坡(N-QLM)、南坡(S-QLM)和巴山地區 (本研究)夏季相對濕度對比及其與驅動因子的關系

圖3?秦巴地區夏季相對濕度變化與同期溫度的關系

Cai QF*, Zhang HY, Liu Y*, Xie M, Ren M, Li Q, Sun CF, Song HM, Liu RS, Meng K, Chen D. Tree-ring δ18O, a window into the summer hydroclimatic variations in the Central Water Tower of China. Journal of Hydrology, 2026: 664, 134466.

https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.134466