《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Delayed holocene thermal maximum facilitated increased meltwater during the Mid-to-Late Holocene transition on the Tibetan Plateau
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青藏高原Holocene温度重建显示Jiangxigou地区升温始于早中期，峰值出现在5-3ka过渡期，与冰川融水变化显著耦合，揭示太阳活动与冰盖残留共同驱动温度异常，为亚洲水塔未来水资源预测提供基准。
卢宏轩|王铮|刘卫国|王焕业|何茂勇|盛伟娟|刘旭|曹云宁|胡静
中国科学院地球环境研究所黄土科学国家重点实验室，中国西安710061
摘要 全新世温度变化表现出显著的空间异质性，但其对区域水文系统的影响仍知之甚少。本文利用brGDGT生物标志物，从青海湖地区的江西沟黄土记录中定量重建了全新世地表温度（LST）的变化，并将其与青藏高原过去的融水变化进行了比较。值得注意的是，虽然大多数全球和区域记录显示全新世温暖期（HTM）发生在9000至5000年前，但江西沟地区在整个全新世早期至中期经历了持续升温，而在全新世中晚期（5000至3000年前）达到峰值温度，随后逐渐降温。我们将这种异常的温度变化归因于太阳活动的变化和剩余冰盖的综合作用。关键的是，延迟的HTM与融水量的增加有很强的时间耦合性，这突显了温度在控制高原融水动态中的关键作用。我们的发现揭示了这一气候转型期间“亚洲水塔”的水热耦合机制，为预测其水资源对未来变暖的响应提供了重要参考。
引言 气候变化是当前面临的主要全球挑战之一，其中温度起着关键作用。在区域生态学领域，温度变化会导致生态系统结构和功能的广泛而深刻的变化，包括植物的物候失调（Cleland等人，2007年）、极端火灾事件的频发（Flannigan等人，2009年）、水资源分布的变化（Milly等人，2008年）以及永久冻土的融化（Schuur等人，2015年）。这些变化进而威胁生物多样性，表现为物种迁移加剧、灭绝风险增加以及入侵物种的扩散（IPCC，2022年）。上述连锁反应共同加速了栖息地的退化和丧失——例如海平面上升和干旱加剧——最终不仅危及区域生态系统的稳定性和生物生存，还影响人类社会所依赖的生态系统服务（Grimm等人，2008年；Parmesan，2006年）。
作为对全球气候变化敏感的地区，青藏高原的升温幅度明显高于全球平均水平（Kang等人，2010年；刘和陈，2000年）。该地区拥有广阔的冰冻圈（包括冰川和永久冻土），对温度波动极为敏感；温度变化直接影响亚洲主要河流的融水量和时机（Immerzeel等人，2010年）。因此，揭示全新世期间青藏高原的温度演变及其对水文循环的影响对于理解过去的环境变化和预测下游数十亿人的水资源未来可用性至关重要（姚等人，2012年）。
尽管关于青藏高原的热水耦合研究具有重要意义，但对全新世温度空间差异特征的整体理解仍然有限。现有研究使用了各种代用指标——如花粉、湖泊沉积物和微生物脂质——来探索高原不同地区的全新世温度趋势（例如，Gasse等人，1991年；Herzschuh，2006年；Thompson等人，1997年；Liang等人，2020年；Li等人，2017年；Wang等人，2021a；Wang等人，2021b；Yan等人，2021年）。然而，这些记录往往显示最温暖时期的时间不一致或不同步，反映了区域驱动因素与当地环境因素之间的复杂相互作用。例如，来自佐格泥炭的花粉重建表明，全新世早期和晚期的年平均温度相对较低，而中期则较高（Liang等人，2020年）。相反，基于brGDGT重建的阿翁科湖（AWY14黄土）和SHD09黄土的年平均温度显示相反的趋势（Li等人，2017年；Wang等人，2021b），而来自洪源泥炭的brGDGT记录揭示了更加复杂的长期温度过程（Yan等人，2021年）。这些差异可能源于温度模式的空间异质性，这种异质性受到冰盖范围、海冰变化以及不同地点植被/云层覆盖对温度影响的共同调节（Duan等人，2025年）。关键的是，区域温度变化与定量水文过程（特别是千年尺度的融水动态）之间的联系仍然主要是推测性的，缺乏明确的重建和比较验证。大多数来自青藏高原的古气候记录仅关注温度或降水的单一要素，很少有研究系统地整合两者来重建它们的动态耦合过程及其对水资源演变的影响，这限制了人们对高原水热耦合关系的深入理解。
在过去几十年中，分支甘油二烷基甘油四醚（brGDGTs，结构见图S1）作为一种可靠的陆地古温度计被广泛应用于东亚地区的第四纪以来的古温度重建（Guo等人，2024年；Lu等人，2019年，Lu等人，2022年，Lu等人，2025年；Peterse等人，2011年，Peterse等人，2014年；Thomas等人，2017年）。基于植物叶蜡氢同位素的比较分析，最近的一项研究揭示了全新世中晚期转型期间青藏高原东北部的一次显著融水事件（Wang等人，2024a）。尽管这一事件与5000至3000年前内陆亚洲多个地区的显著升温事件同步，但由于温度变化的显著空间异质性，区域古温度记录的缺乏给评估此类温度波动的生态和水文影响带来了重大挑战。因此，本研究利用连续的黄土沉积物——气候信号的陆地档案——以及brGDGT生物标志物的自生成特性来重建高分辨率的地表温度（LST）变化。我们专注于青海湖地区的江西沟（JXG）剖面（36°35′N，100°17′E），旨在：（1）定量重建青藏高原东北部的全新世LST变化；（2）确定区域温度变异的关键驱动因素；（3）研究LST与融水动态之间的联系。
采样 JXG黄土-古土壤序列（36°35′N，100°17′E）位于青海湖南侧南山前的平坦地带（图1）。附近气象站（Gangcha）记录的该地区的平均气温和LST分别为0.3°C和3.2°C，年平均降雨量为390毫米（基于中国气象局1981-2010年的气候记录，
http://www.cma.gov.cn ）（图S2）。
JXG
brGDGT作为温度代用指标的可靠性 分支甘油二烷基甘油四醚（brGDGTs）已成为一种可靠的陆地古温度计，其温度敏感性有明确的生理和生态机制支撑（Chen等人，2022a；Wang等人，2016年，Wang等人，2020年；Weijers等人，2006年）。这些膜脂质主要由土壤和泥炭环境中的酸杆菌合成（补充图1），通过调节膜流动性来响应环境温度变化
结论 利用微生物brGDGTs，我们定量重建了青藏高原东北部过去12,000年的暖季LST变化。与北半球中高纬度地区观察到的经典全新世温暖期（10000至5000年前）不同，JXG地区的温度从全新世早期开始持续升温，在全新世中晚期（5000至3000年前）达到峰值。我们将这种延迟的HTM归因于剩余冰盖的影响和过渡时期的太阳活动增强。
CRediT作者贡献声明 卢宏轩： 撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法学，调查，资金获取，正式分析，数据管理，概念化。王铮： 撰写 – 审稿与编辑。刘卫国： 调查，正式分析。王焕业： 撰写 – 审稿与编辑，调查，正式分析。何茂勇： 调查，正式分析。盛伟娟： 调查，正式分析。
利益冲突声明 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢 本研究得到了国家自然科学基金 （编号42230514、42473033）和崂山实验室科技创新项目 （编号LSKJ202203300）的支持。
