棺木年輪看千年氣候！《科學》關注南大團隊創新發現

近日，南京大學地理與海洋科學學院楊保教授團隊的研究成果獲得國際權威學術期刊《科學》（Science）新聞版塊的關注。《科學》期刊以《古代棺木年輪為洞悉地球過去提供線索》（“Tree rings from ancient coffins offer clues to Earth’s past”）為題，對該成果進行了專題報道。

圖1 報道原文截圖

報道開篇以楊保教授團隊近期發表于《美國國家科學院院刊》（PNAS）的研究為切入點，指出棺木年輪在氣候歷史重建中具有不可替代的價值。文中以生動筆觸寫道：“墓中或藏金幣，壁上或飾華章，而最令楊保教授關注的，卻是棺槨所用的木材。”

圖2 樹干橫截面的年輪

報道指出，棺木是獲取高分辨率年輪數據的重要載體。其年輪信息不僅可用于遺址的精確定年，更能反演樹木生長時期的區域環境與氣候特征。楊保教授團隊在PNAS發表的研究，通過系統分析棺木年輪，重建了公元前270年至公元77年間中國北方的氣候狀況，發現該時期年降水量較現代高出18%–34%。這種濕潤氣候可能為西漢邊疆向現今荒漠區域的擴張提供了自然條件。研究第一作者、團隊成員秦春博士強調：“因歷史上森林砍伐與長壽活樹的稀缺，現存棺木已成為獲取區域環境演變高分辨率記錄的關鍵來源。”

圖3 解碼樹輪中的年際氣候信號

報道還提及團隊成員趙業思博士在中國東部地區的棺木樣本收集及長年表構建工作。近期工作重點是針對中世紀氣候異常期建立精準年代框架，揭示該時期水文氣候變率特征，進而辨識人類活動與自然變率對區域水文氣候變化的影響。楊保教授補充指出“該研究也將為理解長期氣候格局對中國歷史社會興衰的影響提供新視角”。

圖4 棺木年輪樣本

本報道充分肯定了團隊在利用棺木年輪突破傳統氣候重建時空局限方面所取得的創新成果，彰顯了該研究在應對氣候變化與人類活動交互作用等前沿科學議題上的重要探索價值。

成果簡介

在全球變暖背景下，亞洲夏季風北緣降水變化預測仍存在較大不確定性。秦–西漢時期氣候溫暖，與現代暖期具有可比性，為理解暖期水文氣候變化與社會發展的關系提供了理想的歷史相似型。然而，現有樹輪水文氣候重建結果在季風邊緣區尚存分歧，尤為關鍵的是，作為秦–西漢政治核心區的關中及其鄰近地區，目前尚無可靠的高分辨率氣候記錄，這一資料盲區嚴重制約了對該時期氣候–社會關系的深入理解。

本研究首先聚焦于樹輪材料的獲取與年表構建。團隊在甘肅省白銀市靖遠縣黃灣漢墓（鄰近秦–西漢政治中心）采集到棺木樣本，經測年分析確認屬于秦–西漢時期，并通過木材解剖特征鑒定為油松。根據歷史文獻中棺木用材源自哈思山的記載，團隊進一步在該地采集現代油松活樹樣本，從而構建可用于對比的古–今序列。

圖5 樹輪采樣點

本研究采用碳、氧穩定同位素與樹輪寬度等多重代用指標，結合轉換函數與生長過程模型反演，定量重建了秦–西漢時期的降水變化。多源證據一致表明，該時期區域年降水量較現代觀測值高出18%–34%。據此推斷，當時亞洲夏季風邊緣區可能較現今向西北推進了約60–100公里。

圖6 基于黃灣漢墓（270–77 BCE）和現代油松（1751–2015 CE）的樹輪寬度、碳氧穩定同位素年表（A）及其統計分布特征（B）

圖7 秦–西漢時期與1751 CE以來區域降水變化對比

根據文獻與考古資料記載，秦–西漢時期河西地區湖泊廣布，關中平原出現大規模水稻種植，物候順序曾發生調整（如先“谷雨”后“清明”），屯田政策廣泛推行，人類聚落也呈現向西北遷移的趨勢。本研究為該時期農業拓展與人口遷移提供了明確的暖濕氣候背景，表明適宜的水熱條件顯著擴大了可耕土地，促進糧食增產與農業豐收，從而支撐了秦?西漢時期的社會經濟發展與繁榮。

圖8 秦–西漢時期不同降水情景下（年降水量較現代增加18%至34%）農牧交錯帶（以400毫米等降水量線為例）的遷移幅度及其影響

秦–西漢時期的溫暖濕潤氣候可作為理解中國北方未來氣候變化的潛在歷史相似型，對區域適應策略制定具有重要參考價值。自1987年以來，西北干旱區已呈現顯著暖濕化趨勢，配合大規模生態建設工程，區域水文與生態狀況明顯改善，表現為徑流量增加、湖泊水位回升及沙塵暴頻率下降。近期研究證實這一暖濕化趨勢仍在持續，未來或類似秦-西漢氣候，從而有利于植被覆蓋度的提升與生態系統的恢復。

論文信息

相關研究成果以“Persistent humid climate favored the Qin and Western Han Dynasties in China around 2,200 y ago”為題發表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（簡稱PNAS）上。南京大學楊保教授博士生秦春（中國科學院西北生態環境資源研究院高工）是本文的第一作者，楊保教授與挪威奧斯陸大學Nils Chr. Stenseth教授為本文共同通訊作者。參與該項工作的還有來自德國、英國、美國、瑞典、俄羅斯、捷克、瑞士、奧地利的國際知名教授及國內著名專家。該成果受國家自然科學基金項目（Grant Nos. 42130511, 42488201）資助。

來源：地理與海洋科學學院 科學技術研究院

編輯：涂亞玲 崔靜宜

責編：郭安康 王雪純