全新世（距今約11,700年以來）是末次冰期結(jié)束后氣候相對溫暖和穩(wěn)定的時(shí)期，其早中期是人類社會(huì)從狩獵采集向農(nóng)業(yè)文明轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段。了解全新世溫度變化歷史及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制，對于應(yīng)對未來全球氣候變化至關(guān)重要。然而，目前關(guān)于全新世溫度變化趨勢的認(rèn)識仍存在爭議，古氣候重建數(shù)據(jù)與氣候模型模擬結(jié)果之間的矛盾，被學(xué)界稱為“全新世溫度謎題”。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院周鑫教授課題組與國內(nèi)外同行合作，創(chuàng)新性地利用東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度這一指標(biāo)來指示東亞冬季溫度變化，發(fā)現(xiàn)其與年均溫變化趨勢一致，指出“季節(jié)性偏差”難以解釋“全新世溫度謎題”；進(jìn)一步通過集成分析全球沙塵記錄與沙塵敏感性模擬實(shí)驗(yàn)，揭示了沙塵氣候效應(yīng)在破解“全新世溫度謎題”中的關(guān)鍵作用。相關(guān)研究成果近日以“Enhanced global dust counteracted greenhouse warming during the mid- to late-Holocene”為題發(fā)表于國際地球科學(xué)領(lǐng)域知名期刊《Earth-Science Reviews》。
古氣候重建數(shù)據(jù)顯示，全球溫度在全新世早中期達(dá)到峰值，中晚期逐漸下降；而氣候模型模擬結(jié)果則顯示，全球溫度在全新世中晚期逐漸升高。這兩種截然不同的溫度變化趨勢在科學(xué)界引起了廣泛的關(guān)注。有研究指出古氣候重建中大部分溫度代用指標(biāo)通常受控于暖季溫度而非年均溫，其重建結(jié)果不能代表年均溫，因而重建記錄中的這種“季節(jié)性偏差”被認(rèn)為導(dǎo)致了“全新世溫度謎題”的出現(xiàn)。同時(shí)，先前的模擬結(jié)果也因忽略了地表過程對溫度的影響被質(zhì)疑。
針對這一科學(xué)問題，研究團(tuán)隊(duì)基于氣象觀測數(shù)據(jù)顯示的東亞冬季風(fēng)與冬季溫度的緊密聯(lián)系，提出利用東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度這一大氣環(huán)流指標(biāo)指示全新世東亞冬季溫度變化的新思路，以東亞地區(qū)多條高質(zhì)量冬季風(fēng)記錄合成了東亞冬季溫度指數(shù)，發(fā)現(xiàn)全新世冬季溫度整體呈現(xiàn)先升溫后降溫的趨勢，中全新世溫度最高，與全年平均溫度變化一致，從而認(rèn)為“季節(jié)性偏差”無法很好地解釋“全新世溫度謎題”。
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探討了“全新世溫度謎題”出現(xiàn)的可能原因。首先通過集成全球范圍內(nèi)四個(gè)沙塵核心區(qū)域的45條全新世沙塵重建記錄，刻畫出全新世沙塵變化歷史，發(fā)現(xiàn)四個(gè)沙塵核心區(qū)域在中晚全新世均呈現(xiàn)出沙塵顯著增加的趨勢。然后對比了全新世全球沙塵合成記錄與溫度重建記錄，發(fā)現(xiàn)沙塵顯著增加對應(yīng)于溫度重建記錄中的降溫時(shí)期。進(jìn)而推測，在全新世中晚期，盡管溫室氣體的持續(xù)升高，但是同一時(shí)期全球沙塵的顯著增加的冷卻效應(yīng)，抵消了溫室氣體的增溫效應(yīng)甚至引起了全球降溫。沙塵敏感性模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在加入沙塵強(qiáng)迫后全球平均溫度顯著降低，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了沙塵的氣候效應(yīng)在中晚全新世降溫中的重要作用，為破解“全新世溫度謎題“提供了新的視角。
圖1(a)東亞及全球全新世溫度重建記錄和（b）全新世溫度謎題及其各類驅(qū)動(dòng)因子序列
地球和空間科學(xué)學(xué)院特任副研究員蔣詩威為該論文第一作者，周鑫教授為通訊作者，合作作者包括北京大學(xué)劉永崗教授、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)沈延安教授、加州大學(xué)洛杉磯分校Jasper F. Kok教授、云南大學(xué)陳文教授、加拿大女王大學(xué)John P. Smol院士和中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所郭正堂院士等。該項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目（42488201）、青年基金項(xiàng)目（42301175）以及國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2022YFF0801101）等的資助。
全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825224002654
（地球和空間科學(xué)學(xué)院、科研部）
