冰芯和海洋沉积记录了冰期时段显著的气候快速变化，然而，温暖间冰期气候突变的演化特征与机理鲜有报道。探究过去温暖期气候突变的特征和机理，是预估未来变化趋势和应对极端气候事件的重要前提。渭河盆地钻孔揭示的更新世间冰期季风气候快速变化，为理解全球变暖引起的极端事件频发提供了历史相似型理解。

近日，中国科学院地球环境研究所黄土与气候变化研究团队，联合比利时、美国、瑞士、澳大利亚等多国学者，在受东亚季风影响显著的渭河盆地(图1)，通过环境钻探获取了512米高质量钻孔岩芯，开展了磁性地层、沉积环境、古气候变化等方面研究，旨在重建高分辨率更新世亚轨道-千年尺度东亚季风变化历史。

图1. 渭河盆地户县钻孔位置及区域地貌特征

岩芯古地磁结果记录了布容/松山极性转换界限，Jaramillo和Olduvai极性亚时，岩心底部年龄约1.95 Ma(图2a-c)；粒度参数变化表明对湖平面波动响应敏感的平均粒径和细颗粒组分含量，均表现出显著冰期-间冰期至千年尺度变化特征(图2d和e)；沉积相分析显示，钻孔顶部25米为次生黄土，下部为滨-浅湖和三角洲前缘的交互相沉积(图2f)。

图2. 户县钻孔的岩芯照片、古地磁结果及粒度变化

户县钻孔粘土含量变化反应了季风降水影响的湖面波动，表现出具有显著的亚轨道和千年尺度波动。类似的半岁差信号在东亚其它湖泊记录中均有显示，但1/4岁差和千年尺度波动在户县岩芯记录中更为清晰。间冰期季风气候表现出显著的不稳定性特征，与两半球低纬夏季风太阳辐射极大值驱动相关，显著不同于北大西洋深海沉积记录的气候突变事件冰期加剧(图3)。

图3. HX钻孔细颗粒含量与湖泊、海洋记录及低纬太阳辐射变化对比

(a) 赤道季节性辐射差极大值(MSID)和(b) 两半球间夏季辐射极大值(MDI) (Berger et al., 2006)；(c) 青藏高原Zoige盆地孢粉记录(Zhao et al.,2020)；(d) 本研究HX钻孔粘土含量；(e) 俄罗斯El’gygytgyn湖磁化率(Melles et al., 2012)；(f) ODP 983孔冰筏碎屑含量(Barker et al., 2022)；(g) 底栖有孔虫氧同位素(Westerhold et al., 2020)

数值模拟结果表明，间冰期半岁差尺度季风气候变率与两半球低纬地区夏季太阳辐射极大值密切相关，北半部球夏季辐射直接影响海陆热力差异加强夏季风，而南半球夏季辐射则通过影响跨赤道的潜热和水汽输送增强夏季风。但1/4岁差和千年尺度的季风变率，尚无法直接同低纬动力过程直接相连。

图4. 深海氧同位素阶段(MIS)11和全新世(MIS1)气候变化对比

(a) MIS1至未来和(b) MIS11两半球间夏季辐射极大值(MDI)对比(Berger et al., 2006)

(c) HX钻孔粘土含量和(d) 冷水有孔虫(NPS)含量(Barker et al., 2021)揭示的MIS11气候突变事件

渭河盆地高分辨率的地质记录，为预测未来更为频发的极端气候事件提供了重要线索。深海氧同位素阶段11和全新世(MIS1)的气候变化对比表明(图4)，假如没有人类活动干扰，当前温暖期至少还会持续1.2万年，但季风强度将在2千年后显著减弱，伴随着极端干旱事件发生。

该成果发表在美国科学院院刊，研究工作得到国家自然科学基金委重大项目(42494910)、深地国家科技重大专项(2024ZD1001003)、国际大陆科学钻探计划(ICDP)、崂山实验室CREST项目(LSKJ202203300)和比利时科学研究基金(T.0246.23和T.W019.23)的共同资助。

Sun Y, Wang T, Yin Q, Clemens SC, Liu X, Ai L, Wu Z, Qiang X, Wang X, Chang H, Song Y, Vogel H, Dodson J, Berger A, An Z. Suborbital- and millennial-scale monsoon variability during Pleistocene interglacials. Proc Natl Acad Sci USA 122(23), e2426353122 (2025).

原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2426353122

数据连接：黄土科学数据中心(https://doi.org/10.12262/IEECAS.EAPSD2025003)