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本研究为深入理解亚洲中纬度地区古气候变化，针对亚洲季风与西风环流相互作用对区域气候格局影响的关键科学争议，研究人员系统整理了107个黄土剖面的光释光年代学与气候代用指标数据，重建了距今13万年的亚洲沙尘沉积速率与水文气候变化。结果表明，在冰期-间冰期旋回中，沙尘高积累与低湿度、低沙尘积累与高湿度呈现出规律性的协同变化，并且揭示了受西风主导的北伊朗与中亚地区同受季风主导的东亚地区之间存在显著的时空分异特征。该成果厘清了冰量变化与太阳辐射对区域气候分异的驱动作用，为理解亚洲大陆尺度气候动力学提供了关键证据。
理解亚洲大陆的气候演变，特别是其广袤地区在漫长地质历史中经历的干湿冷暖变化，是地球科学研究的重要课题。这片大陆的降水格局，深刻受控于东亚夏季风、南亚季风和西风带这三大“空中水汽搬运工”的强弱变化与协同作用。然而，这些大气系统在过去是如何此消彼长、相互作用，进而塑造了亚洲时空各异的气候面貌，学术界仍存在诸多争议。一个核心难题在于，现有的古气候记录（如湖相沉积、泥炭、石笋等）往往因测年方法局限、代用指标解释的多解性以及不同区域记录在精度和分辨率上的不均一，难以实现大区域的精确对比，阻碍了我们对亚洲尺度气候动力学的整体认知。
为了回答上述问题，一项名为“Atmospheric systems drive spatiotemporal divergence of dust and moisture changes across Asia over the past 130,000 years”的研究于2026年发表在《SCIENCE ADVANCES》杂志上。该研究巧妙地选取了广泛分布于亚洲中纬度干旱-半干旱区的黄土-古土壤序列作为“档案馆”，通过汇集并深度分析来自亚洲六个亚区（北伊朗、中亚、青藏高原东北与东部、中国黄土高原、中国东北、山东半岛）的107个黄土剖面的高分辨率数据和指标，重建了距今13万年的粉尘堆积历史与干湿变化，揭示了大气系统驱动的沙尘-水分时空分异模式及其背后的机制。
研究人员主要运用了以下关键方法：1）构建了基于1783个石英光释光（OSL）和1178个钾长石红外后红外释光（pIRIR）年龄的亚洲黄土年代学综合数据集，并利用贝叶斯统计的Bacon年龄-深度模型建立了107个剖面的高分辨率年代框架，以识别沉积间断。2）通过分析黄土的磁学参数，包括低频磁化率（χlf）和频率磁化率（χfd），分别作为东亚季风区和西风主导区的有效水分代用指标。3）利用已建立的转换函数，定量重建了中亚（西风降水）以及青藏高原东北与东部和中国黄土高原（东亚夏季风降水）的降水量变化。4）整合了古气候模式比较项目第四阶段（PMIP4）的多个气候模型模拟结果，从机理上探讨了高纬冰量和低纬太阳辐射对降水格局变化的相对贡献。
研究结果：
亚洲黄土记录的沉积间断与质量累积速率变化
研究基于高分辨率年代模型发现，亚洲各地的黄土沉积广泛存在持续时间可达7万年的沉积间断。这些间断在部分地区比例很高，凸显了独立高精度测年在识别不连续沉积中的重要性。对沙尘质量累积速率（MAR）的统计分析表明，在宏观的冰期-间冰期尺度上，所有区域在海洋同位素阶段（MIS）4至2（7.1-1.2万年）表现为高MAR和低湿度，而在MIS 5（13-7.1万年）和MIS 1（1.2万年至今）表现为低MAR和高湿度。
重建过去13万年亚洲水分变化
研究验证了χfd是西风主导的北伊朗和中亚地区可靠的成壤和水分指标，而χlf和χfd则是季风主导的东亚地区的有效水分指标。综合结果显示，亚洲各亚区水分变化在冰期-间冰期尺度上具有一致性（间冰期湿、冰期干）。但在MIS 5、MIS 4-2和MIS 1内部，西风区与季风区之间，以及各自内部（如北伊朗与中亚之间）均表现出显著的时空分异。例如，在MIS 5内部，东亚季风区的水分变化与30°N夏季太阳辐射变化同相位，而西风区则呈现不同的波动模式。
重建过去13万年中亚和东亚的降水变化
利用转换函数定量重建的降水变化与基于磁化率指标的水分变化趋势一致，证实降水是亚洲干旱-半干旱区水分变化的主要驱动因素。分析显示，东亚夏季风降水与西风降水在轨道和千年尺度上普遍呈现反相位关系。例如，在MIS 5期间，西风降水在MIS 5d和5b较高，而在MIS 5e、5c、5a较低，东亚夏季风降水则恰好相反。在全新世，西风降水持续增加并在晚期达到高峰，而东亚夏季风降水则在早-中全新世增加，中-晚全新世下降。
基于PMIP4的亚洲降水变化模拟
PMIP4气候模拟结果支持了冰期（如末次盛冰期，LGM）亚洲大部分地区降水减少的模式，这主要由冰盖扩张和温室气体减少导致的冷却及大气湿度降低引起。在间冰期（如末次间冰期MIS 5e和中全新世），模拟揭示了降水变化的显著空间异质性，特别是西风区东部与东亚夏季风区之间以及各自内部的差异，这与重建的降水记录基本吻合，验证了太阳辐射驱动的大气环流和湿度变化是间冰期降水格局分异的主要原因。
研究结论与意义：
本研究系统揭示了亚洲过去13万年间沙尘与水分变化的协同演变规律及其时空分异特征。在轨道尺度上，亚洲沙尘积累和水文气候变化的总体格局由全球冰量变化（通过影响东亚冬季风强度和大气温室气体浓度）主导，表现为冰期粉尘多、湿度低，间冰期粉尘少、湿度高的“同步”模式。然而，在更精细的时间尺度上（如MIS 5内部、MIS 4-2内部及全新世），受西风与东亚夏季风控制的区域之间及其内部，水分和降水变化呈现出复杂的“异步”甚至“反相位”关系。这种分异主要受控于太阳辐射变化驱动的季风环流强度、大气湿度输送路径以及蒸发过程的空间差异。例如，间冰期增强的夏季太阳辐射通过强化海陆热力对比增强了东亚夏季风，同时通过影响青藏高原热力和大气环流调整了西风带的路径与强度，最终导致了亚洲大陆东西部降水格局的“此消彼长”。研究强调了表面温度变化（由冰量或太阳辐射驱动）是调控亚洲降水时空格局的核心物理因子，其中冰期降温主要通过抑制蒸发、降低大气湿度实现全区“同步”变干，而间冰期增温则通过改变大气环流和湿度输送，导致区域“异步”的干湿响应。
这项研究的科学意义重大。它不仅提供了迄今最为系统、高分辨率的亚洲大陆尺度晚第四纪气候演变综合图景，而且通过融合大量黄土记录与气候模型模拟，从机理上澄清了高纬冰量和低纬太阳辐射对不同气候系统的相对贡献，为解决长期存在的亚洲季风-西风相互作用争议提供了关键证据。研究成果对于深入理解亚洲内陆干旱化进程、评估未来气候变化背景下区域水资源的潜在变化，以及预测沙尘活动对环境和气候的反馈具有重要的参考价值。
