中國科大研究揭示沙塵在破解全新世溫度謎題中的關鍵作用

記者9月26日從中國科大獲悉，中國科學技術大學周鑫教授課題組與國內外同行合作，創新性地利用東亞冬季風強度這一指標來指示東亞冬季溫度變化，發現其與年均溫變化趨勢一致，指出“季節性偏差”難以解釋“全新世溫度謎題”；進一步通過集成分析全球沙塵記錄與沙塵敏感性模擬實驗，揭示了沙塵氣候效應在破解“全新世溫度謎題”中的關鍵作用。相關研究成果近日發表於《地球科學評論》。

全新世（距今約11700年以來）是末次冰期結束後氣候相對溫暖和穩定的時期，其早中期是人類社會從狩獵採集向農業文明轉型的關鍵階段。瞭解全新世溫度變化歷史及其驅動機制，對於應對未來全球氣候變化至關重要。然而，目前關於全新世溫度變化趨勢的認識仍存在爭議，古氣候重建數據與氣候模型模擬結果之間的矛盾，被學界稱爲“全新世溫度謎題”。

古氣候重建數據顯示，全球溫度在全新世早中期達到峰值，中晚期逐漸下降；而氣候模型模擬結果則顯示，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界引起了廣泛的關注。有研究指出古氣候重建中大部分溫度代用指標通常受控於暖季溫度而非年均溫，其重建結果不能代表年均溫，因而重建記錄中的這種“季節性偏差”被認爲導致了“全新世溫度謎題”的出現。同時，先前的模擬結果也因忽略了地表過程對溫度的影響被質疑。

針對這一科學問題，研究團隊基於氣象觀測數據顯示的東亞冬季風與冬季溫度的緊密聯繫，提出利用東亞冬季風強度這一大氣環流指標指示全新世東亞冬季溫度變化的新思路，以東亞地區多條高質量冬季風記錄合成了東亞冬季溫度指數，發現全新世冬季溫度整體呈現先升溫後降溫的趨勢，中全新世溫度最高，與全年平均溫度變化一致，從而認爲“季節性偏差”無法很好地解釋“全新世溫度謎題”。

在此基礎上，研究團隊進一步探討了“全新世溫度謎題”出現的可能原因。首先，通過集成全球範圍內四個沙塵核心區域的45條全新世沙塵重建記錄，刻畫出全新世沙塵變化歷史，發現四個沙塵核心區域在中晚全新世均呈現出沙塵顯著增加的趨勢。然後對比了全新世全球沙塵合成記錄與溫度重建記錄，發現沙塵顯著增加對應於溫度重建記錄中的降溫時期。

研究團隊進而推測，在全新世中晚期，儘管溫室氣體的持續升高，但是同一時期全球沙塵的顯著增加的冷卻效應，抵消了溫室氣體的增溫效應甚至引起了全球降溫。沙塵敏感性模擬實驗結果顯示，在加入沙塵強迫後全球平均溫度顯著降低，進一步強調了沙塵的氣候效應在中晚全新世降溫中的重要作用，爲破解“全新世溫度謎題”提供了新的視角。

中國科大地球和空間科學學院特任副研究員蔣詩威爲該論文第一作者，周鑫爲通訊作者。（記者　汪喬）