近日，国际知名期刊《Quaternary Science Reviews》发表了我室博士生胡建雄等的最新成果，论文题目为“Anomalous intensification of the subtropical East Asian monsoon during Marine Isotope Stage 6.5”。该研究整合南海北部多根沉积岩心的高分辨率浮游有孔虫氧同位素和沉积物主量元素记录，发现亚热带东亚夏季风水文气候在海洋氧同位素6.5期（MIS 6.5）异常增强，并提出岁差和冰盖的共同作用机制。
东亚夏季风是地球气候系统的重要组成部分，其轨道尺度演变长期受到古气候学界关注。然而，不同记录载体所揭示的季风演化历史存在显著差异：中国北方黄土磁化率等记录显示东亚夏季风变化以全球冰量主导的~10万年周期为主，而中国南方石笋氧同位素（δ18O）记录则表现为岁差主导的~2万年周期。造成这一差异的原因究竟是东亚夏季风本身存在空间异质性，抑或是不同载体反映了降雨量、环流强度、降水同位素等不同季风过程，一直争论不休。
要回答上述问题并不容易：一方面，石笋δ18O的气候意义仍存争议；另一方面，中国南方缺少高质量且独立于δ18O的陆地水文气候记录。南海作为西太平洋最大的半封闭边缘海，保存了大量连续的深海沉积记录，为重建东亚季风历史提供了重要材料。然而，南海沉积记录并非只受季风降水控制，还受到海平面变化引起的物源变化、化学风化和粒度分选等过程的共同影响。因此，利用南海沉积记录重建季风历史，首要前提是甄别不同代用指标的主控因素。
沉积物元素组成含有丰富的古环境信息。例如：基于主量元素迁移性差异构建的元素比值，常被用于指示化学风化强度以推断季风降水变化。为解析元素组成变化背后的主要控制过程，该研究整合南海北部多个站位的沉积物主量元素比值，开展主成分分析，结果表明：过去约30万年以来，南海北部沉积物元素组成的变化由海平面变化主导调控，主要表现为粒度分选和陆源输入变化。因此，在解释冰期–间冰期尺度上的南海北部沉积物元素组成/比值变化时，必须充分考虑海平面控制下的源–汇过程影响。
在上述基础上，该研究进一步发现MIS 6.5期间存在区别于典型冰期–间冰期变化的异常特征。MIS 6.5期，南海北部多个站位的浮游有孔虫δ18O记录均出现显著负偏移，且明显偏离全球冰量变化趋势。在剔除温度和全球冰量影响后，局地海水δ18O仍显著偏轻，表明该异常信号并非海温或冰量变化所致，更可能源自降水增强及河流淡水输入所导致的表层海水淡化。沉积物元素主成分分析结果显示，MIS 6.5期间细粒陆源物质输入异常增强，与典型的海平面控制沉积模式脱耦，说明该时期南海北部沉积物记录到的并非单纯的海平面效应，而是东亚亚热带水文气候显著增强的沉积响应，为这一解释提供了独立佐证。更进一步的跨区域对比表明，MIS 6.5期间的水文气候增强现象在亚非季风系统中广泛发生（图1）。
图1 亚非季风区水文气候记录对比. (a) LR04底栖有孔虫δ18O堆叠记录. (b) 南海北部浮游有孔虫δ18O堆叠记录(实心圆)及其10-kyr LOWESS平滑(绿色粗线), U1501站沉积元素PC1(越高指示粒度越细). (c–d) 北非季风区水文气候记录, (e–f) 南亚季风区水文气候记录 (g) 中国石笋δ18O记录和多尔效应重建结果. (h) 岁差与斜率. (i) 65°N夏季太阳辐射以及30°N–30°S夏季太阳辐射差. (j–k) 东亚季风区水文气候记录.
图2 岁差与欧亚冰盖共同作用触发MIS 6.5水文气候异常增强的机制示意图
MIS 6.5期东亚夏季风的异常增强现象反映出：即使在大冰量和低海平面的冰期背景下，东亚亚热带仍可发生接近甚至强于间冰期水平的强季风降水事件。结合已有数值模拟结果，该研究提出，MIS 6.5的水文气候异常增强可能与岁差和欧亚冰盖的共同作用有关（图2）：岁差最小值增强了半球间和海陆热力梯度，而大规模欧亚冰盖可能通过改变大气环流，增强东亚地区对流活动。两者共同作用，使热带辐合带在东亚亚热带停留时间延长，从而延长夏季风季节并增强区域降水。
综合来看，该研究的结果意味着东亚夏季风的轨道尺度变化不能被简单归因于全球冰量或岁差强迫的单一控制，适当的轨道构型和冰盖强迫同样可能触发冰期背景下东亚亚热带水文气候的显著增强。这些认识有助于深化对低纬太阳辐射、高纬冰盖和区域季风系统相互作用的认识，也为解释东亚夏季风记录中的“10万年周期问题”提供了新的视角。
论文第一作者为我室博士研究生胡建雄，通讯作者为我室黄恩清教授，合作者包括我室乔培军高级工程师、博士研究生赵蔓、贾国东教授和田军教授。该研究受国家重点研发计划，国家自然科学基金以及上海市基础研究特区计划共同资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2026.110149