海洋所研究揭示末次冰消期熱帶西太平洋類厄爾尼諾狀態(tài)的持續(xù)機制
近日,中國科學院海洋研究所海洋沉積與古氣候研究組在Nature旗下地學期刊Communications Earth & Environment發(fā)表研究論文,基于西北婆羅洲海槽的高分辨率沉積記錄,重建了過去三萬年來熱帶西太平洋在D–O旋回冷、暖階段的水文氣候變化,揭示了區(qū)域氣候對高緯度氣候事件的響應機制,并著重闡明B?lling–Aller?d暖期ENSO行為與北半球高緯氣候強迫之間的聯(lián)系,為理解全球快速增溫期的氣候反饋提供了關鍵科學依據(jù)。
末次冰期氣候存在千年尺度的D–O振蕩,其冷階段常與北大西洋冰筏碎屑事件對應。研究表明,這些事件可通過大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流影響東亞冬季風與熱帶輻合帶,相關信號已在西太平洋與東南亞的氣候記錄中識別。然而,當前熱帶西太平洋地區(qū)缺乏高分辨率沉積記錄,難以系統(tǒng)評估其在D–O暖階段—可作為全球快速增溫期氣候響應的關鍵類比—的氣候反饋與遙相關機制。同時,作為全球年際氣候變率主控因子的ENSO,其古氣候重建多局限于全新世與末次盛冰期,在更早的D–O旋回中捕捉ENSO相關水文氣候變率的高分辨率記錄極為稀缺,限制了對其長期演化及對快速氣候變化響應的理解。

圖1 B?lling–Aller?d暖期水文氣候與赤道太平洋SST記錄站點分布示意圖
研究結果顯示,Heinrich事件期間增強的東亞冬季風將大量北源水汽輸送至西北婆羅洲,地形抬升作用使區(qū)域對流增強、降水增多,進而導致河流沉積輸入顯著增加與C3植被擴張。值得注意的是,與清晰的Heinrich事件信號相比,巖心記錄中缺乏一致的D–O暖階段信號,表明西太平洋水文氣候對北半球高緯突變氣候強迫的響應具有選擇性,二者機制可能不同。植被記錄進一步顯示,多數(shù)D–O間冰階的熱帶植被狀態(tài)與全新世中晚期及現(xiàn)代類似;而在B?lling–Aller?d增暖期,則表現(xiàn)為持續(xù)森林退縮,指示該時期區(qū)域氣候可能更為干旱或季節(jié)性增強,暗示其間存在氣候響應的“閾值強迫”。

圖2 基于古氣候記錄與模擬的D–O間冰階千年尺度氣候振蕩
研究進一步揭示,B?lling–Aller?d暖期西太平洋的干旱由ENSO與南半球強迫共同驅動。末次冰消期熱帶大氣受軌道輻射冷卻影響,首先在赤道西太平洋激發(fā)西風異常;隨著北半球冰蓋消融越過關鍵閾值,觸發(fā)類中太平洋型厄爾尼諾狀態(tài),導致沃克環(huán)流上升支東移,進一步強化西風異常并形成正反饋。與此同時,南半球強迫加劇西太平洋的區(qū)域冷卻與下沉氣流,抑制深對流從而促進干旱;此大氣調整亦使熱帶輻合帶持續(xù)北縮,導致中國南方及臺灣地區(qū)降水梯度顯著增強。
綜上所述,本研究闡明冰期大型冰蓋對ENSO變率具有抑制作用,而冰蓋消融一旦超越臨界閾值,季節(jié)輻射即成為主導間冰期西太平洋降水格局的關鍵因子。當前赤道秋季日照正趨近季節(jié)最低值,這為理解熱帶太平洋海溫梯度的未來演變提供了關鍵視角:觀測顯示近百年來緯向海溫梯度呈“類拉尼娜型”增強,而多數(shù)氣候模型則預測其將呈“類厄爾尼諾型”減弱。本研究不僅揭示了冰蓋消融與輻射強迫在氣候轉型期的協(xié)同作用機制,也為調和當前觀測與模擬之間的分歧、更準確理解ENSO變率的長期行為與未來響應提供了古氣候依據(jù)。

圖3 B?lling–Aller?d暖期西太平洋水文氣候驅動機制概念模式圖
論文第一作者為中國科學院海洋研究所黃杰副研究員和楊再寶博士,通訊作者為黃杰副研究員和瑞典隆德大學陸正遙副教授。研究獲國家自然科學基金和國家重點研發(fā)計劃項目等資助。
論文信息:
Jie Huang?*, Zaibao Yang?, Zhengyao Lu*, Shiming Wan, Fengming Chang, Shuai Zhang, Hanjie Sun, Xiaochuan Ma, Anchun Li, Tiegang Li, 2026. Persistent El Ni?o-like conditions over the western Pacific during the B?lling–Aller?d interstadial. Commun. Earth Environ. 7, 22. https://doi.org/10.1038/s43247-025-03053-y
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