項目名稱： 晚中新世以來東亞季風氣候的歷史與變率

推薦單位： 中國科學院

項目簡介： 本項目屬地球環(huán)境科學領域基礎理論研究。

項目利用多種測試分析技術獲得來自黃土-紅粘土、湖泊、樹輪和石筍等地質生物記錄的環(huán)境信息，結合數值模擬結果，重建不同時間尺度東亞季風代用指標的時間序列，分析氣候變化的幅度和波動特征，系統(tǒng)研究了晚中新世以來東亞季風的歷史、變率與機制。在恢復冬夏季風、C3/C4植被演替和內陸干燥度變化歷史的基礎上，指出季風和內陸干旱氣候變率的特征，揭示3.6-2.6和7-9百萬年(Ma)前東亞冬、夏季風和內陸干旱化同時增強所反映的隆升事件及3.6-2.6Ma前隆升事件與大冰期發(fā)生的耦合關系，闡明了青藏高原和冰量對季風氣候變率和內陸粉塵釋放的調制作用。提出千年尺度東亞季風氣候不穩(wěn)定性及其與高、低緯氣候、ENSO和南半球古氣候的聯系，通過樹輪揭示近百年季風降水變率的增大。

本項研究建立了晚中新世以來東亞季風氣候變遷及其動力學的理論框架，提出了依據高原環(huán)境效應反演高原隆升事件以及東亞季風記錄擁有高、低緯氣候信息的思路，"第一次將所有證據聯系起來"，提出3.6-2.6Ma前高原隆升和亞洲季風增強與北半球大冰期發(fā)生相吻合，發(fā)現"新仙女木氣候事件和ENSO活動的干濕分布存在某些空間聯系"，"將東亞環(huán)境變化與西太平洋、印度洋和南半球環(huán)境變化研究相聯系"，推動了東亞季風不同時間尺度變遷序列、變率和機制的研究，是過去全球變化研究的重要組成部分。成果被高度評價和大量引用，提高了我國在亞洲季風-干旱環(huán)境、高原隆升和全球變化關系研究的國際地位，為政府在西部生態(tài)修復等實踐問題決策提供了自然規(guī)律理解的科學依據。

在包括Nature、Science、中國科學和科學通報等刊物上發(fā)表論文97 篇，74篇被SCI收錄，61 篇被SCI他人引用1275 次；10篇代表論文被他人引用542次。在QSR上發(fā)表的兩篇論文被評為該雜志近7年高引用20篇論文中的兩篇。據Science Watch 報道，第一申請者1996-2007年SCI被引用次數在地球科學領域全球排名為第16名，被引用論文多與本項目有關。

主要發(fā)現點： 1、核心發(fā)現點

系統(tǒng)闡明了晚中新世以來與內陸干旱氣候相耦合的，東亞季風氣候演化的歷史、變率（變化幅度、頻率等波動特征）及其與青藏高原生長的聯系。（10篇代表性論文：1, 2) （屬過去全球變化科學和第四紀地質學）

2、重要發(fā)現點

a、首次高分辨率重建了最近7Ma黃土高原C3/C4植被變遷和西部內陸干燥度（黃土粉塵通量為代表）變化的時間序列，發(fā)現以季風氣候為主控因素的東亞C4植被的多次擴張事件，指出亞洲內陸變干的趨勢；提出東亞季風氣候變遷可視為太陽輻射和特定地理條件下海-陸-氣-冰系統(tǒng)相互作用的產物。（10 篇代表性論文：1,3,8,9）（屬過去全球變化科學和同位素地球化學與同位素地質年代學）

b、揭示了晚中新世以來不同時間尺度東亞季風和內陸干旱氣候變率和動力學的特征：季風和內陸干旱氣候在7-3.6Ma 變率較小，3.6-2.6 Ma 快速變化，2.6Ma以后變率顯著增大，它們與高原生長和全球冰量變化有關；夏季風氣候軌道尺度變率自3.2Ma 以來顯著增大，全新世適宜期時空分布與太陽輻射變化密切相關；指出末次冰期旋回和全新世季風氣候在千年尺度上存在不穩(wěn)定性，東亞新仙女木突變事件時空變率及其與高低緯氣候和ENSO 的動力學聯系，提出影響亞澳地區(qū)過去短期氣候變化的南北半球大氣環(huán)流相互作用的"氣壓推動"和"熱力牽引"概念。通過樹輪重建了青藏高原東北部最近1千年的溫度曲線，并揭示了近百年西部半干旱區(qū)年際降水變率的增大。（10 篇代表性論文：1,2,4,5,6,10）（屬過去全球變化科學和第四紀地質學）

c、基于高原外圍大陸和大洋記錄的亞洲季風氣候變化及其與全球冰量關系等的研究，反演晚中新世以來青藏高原的重要隆升事件，明確指出3.6-2.6Ma高原隆升事件對北半球大冰期發(fā)生的重要影響以及高原隆升導致的內陸粉塵增加在全球氣候和生物地球化學過程中的重要作用；根據觀測記錄和數值模擬明確提出青藏高原是東亞季風軌道尺度氣候變率的放大器并可提供全球變暖的早期信號。（10 篇代表性論文：2,7）（屬過去全球變化科學和第四紀地質學）

主要完成人： 安芷生

闡明了晚中新世以來東亞季風氣候的歷史與變率，從青藏高原隆升環(huán)境效應反演隆升事件，指出亞洲季風演化與高原階段性隆升的耦合關系，發(fā)現最近7Ma 東亞C4 植被多次擴張，為確認"全球鐵聯系"做出重要貢獻，提出了生態(tài)與環(huán)境治理應以恢復自然面貌為核心的科學思路。據美國Science Watch 雜志2007 年第四期對1996-2007年被引用論文作者排名的統(tǒng)計，安芷生位居全球地球科學(Geo-Sciences)領域高引用率作者排名第16 位，這些被引用論文多屬本項目。在核心及重要發(fā)現點中均有重要貢獻，投入該項研究的工作量占本人工作量的80%。

周衛(wèi)健

指出高緯冷空氣活動與低緯暖濕氣流相互作用以及ENSO活動對于東亞季風氣候突變事件的重要影響,指出全新世東亞季風氣候的不穩(wěn)定性（重要發(fā)現點b），結合考古資料提出毛烏素沙漠活化是人類活動和自然環(huán)境演化共同作用的結果。投入該項研究的工作量占本人工作量60%

劉曉東

完成了青藏高原階段性隆升對亞洲季風氣候影響的系統(tǒng)數值模擬，提出青藏高原是東亞季風軌道尺度氣候變化的放大器，并可能提供全球變暖的早期信號（重要發(fā)現點c）。投入該項研究的工作量占本人工作量的55%。

劉衛(wèi)國

通過黃土高原植被、土壤同位素特征及其同位素分餾機制的現代環(huán)境過程研究，論證了現代C4植被增多與暖季節(jié)降水有關，提出C4植被是判斷黃土高原是否發(fā)育森林植被的觀點（重要發(fā)現點a）。投入該項研究的工作量占本人工作量55%。

劉禹

利用樹木年輪重建了青藏高原東北部最近一千年的氣溫曲線，并發(fā)現半干旱帶近百年季風降水變率的增大（重要發(fā)現點b），在半干旱帶進行了樹輪降水變化趨勢預測的嘗試。投入該項研究的工作量占本人工作量的55%。