项目名称： 晚中新世以来东亚季风气候的历史与变率

推荐单位： 中国科学院

项目简介： 本项目属地球环境科学领域基础理论研究。

项目利用多种测试分析技术获得来自黄土-红粘土、湖泊、树轮和石笋等地质生物记录的环境信息，结合数值模拟结果，重建不同时间尺度东亚季风代用指标的时间序列，分析气候变化的幅度和波动特征，系统研究了晚中新世以来东亚季风的历史、变率与机制。在恢复冬夏季风、C3/C4植被演替和内陆干燥度变化历史的基础上，指出季风和内陆干旱气候变率的特征，揭示3.6-2.6和7-9百万年(Ma)前东亚冬、夏季风和内陆干旱化同时增强所反映的隆升事件及3.6-2.6Ma前隆升事件与大冰期发生的耦合关系，阐明了青藏高原和冰量对季风气候变率和内陆粉尘释放的调制作用。提出千年尺度东亚季风气候不稳定性及其与高、低纬气候、ENSO和南半球古气候的联系，通过树轮揭示近百年季风降水变率的增大。

本项研究建立了晚中新世以来东亚季风气候变迁及其动力学的理论框架，提出了依据高原环境效应反演高原隆升事件以及东亚季风记录拥有高、低纬气候信息的思路，"第一次将所有证据联系起来"，提出3.6-2.6Ma前高原隆升和亚洲季风增强与北半球大冰期发生相吻合，发现"新仙女木气候事件和ENSO活动的干湿分布存在某些空间联系"，"将东亚环境变化与西太平洋、印度洋和南半球环境变化研究相联系"，推动了东亚季风不同时间尺度变迁序列、变率和机制的研究，是过去全球变化研究的重要组成部分。成果被高度评价和大量引用，提高了我国在亚洲季风-干旱环境、高原隆升和全球变化关系研究的国际地位，为政府在西部生态修复等实践问题决策提供了自然规律理解的科学依据。

在包括Nature、Science、中国科学和科学通报等刊物上发表论文97 篇，74篇被SCI收录，61 篇被SCI他人引用1275 次；10篇代表论文被他人引用542次。在QSR上发表的两篇论文被评为该杂志近7年高引用20篇论文中的两篇。据Science Watch 报道，第一申请者1996-2007年SCI被引用次数在地球科学领域全球排名为第16名，被引用论文多与本项目有关。

主要发现点： 1、核心发现点

系统阐明了晚中新世以来与内陆干旱气候相耦合的，东亚季风气候演化的历史、变率（变化幅度、频率等波动特征）及其与青藏高原生长的联系。（10篇代表性论文：1, 2) （属过去全球变化科学和第四纪地质学）

2、重要发现点

a、首次高分辨率重建了最近7Ma黄土高原C3/C4植被变迁和西部内陆干燥度（黄土粉尘通量为代表）变化的时间序列，发现以季风气候为主控因素的东亚C4植被的多次扩张事件，指出亚洲内陆变干的趋势；提出东亚季风气候变迁可视为太阳辐射和特定地理条件下海-陆-气-冰系统相互作用的产物。（10 篇代表性论文：1,3,8,9）（属过去全球变化科学和同位素地球化学与同位素地质年代学）

b、揭示了晚中新世以来不同时间尺度东亚季风和内陆干旱气候变率和动力学的特征：季风和内陆干旱气候在7-3.6Ma 变率较小，3.6-2.6 Ma 快速变化，2.6Ma以后变率显著增大，它们与高原生长和全球冰量变化有关；夏季风气候轨道尺度变率自3.2Ma 以来显著增大，全新世适宜期时空分布与太阳辐射变化密切相关；指出末次冰期旋回和全新世季风气候在千年尺度上存在不稳定性，东亚新仙女木突变事件时空变率及其与高低纬气候和ENSO 的动力学联系，提出影响亚澳地区过去短期气候变化的南北半球大气环流相互作用的"气压推动"和"热力牵引"概念。通过树轮重建了青藏高原东北部最近1千年的温度曲线，并揭示了近百年西部半干旱区年际降水变率的增大。（10 篇代表性论文：1,2,4,5,6,10）（属过去全球变化科学和第四纪地质学）

c、基于高原外围大陆和大洋记录的亚洲季风气候变化及其与全球冰量关系等的研究，反演晚中新世以来青藏高原的重要隆升事件，明确指出3.6-2.6Ma高原隆升事件对北半球大冰期发生的重要影响以及高原隆升导致的内陆粉尘增加在全球气候和生物地球化学过程中的重要作用；根据观测记录和数值模拟明确提出青藏高原是东亚季风轨道尺度气候变率的放大器并可提供全球变暖的早期信号。（10 篇代表性论文：2,7）（属过去全球变化科学和第四纪地质学）

主要完成人： 安芷生

阐明了晚中新世以来东亚季风气候的历史与变率，从青藏高原隆升环境效应反演隆升事件，指出亚洲季风演化与高原阶段性隆升的耦合关系，发现最近7Ma 东亚C4 植被多次扩张，为确认"全球铁联系"做出重要贡献，提出了生态与环境治理应以恢复自然面貌为核心的科学思路。据美国Science Watch 杂志2007 年第四期对1996-2007年被引用论文作者排名的统计，安芷生位居全球地球科学(Geo-Sciences)领域高引用率作者排名第16 位，这些被引用论文多属本项目。在核心及重要发现点中均有重要贡献，投入该项研究的工作量占本人工作量的80%。

周卫健

指出高纬冷空气活动与低纬暖湿气流相互作用以及ENSO活动对于东亚季风气候突变事件的重要影响,指出全新世东亚季风气候的不稳定性（重要发现点b），结合考古资料提出毛乌素沙漠活化是人类活动和自然环境演化共同作用的结果。投入该项研究的工作量占本人工作量60%

刘晓东

完成了青藏高原阶段性隆升对亚洲季风气候影响的系统数值模拟，提出青藏高原是东亚季风轨道尺度气候变化的放大器，并可能提供全球变暖的早期信号（重要发现点c）。投入该项研究的工作量占本人工作量的55%。

刘卫国

通过黄土高原植被、土壤同位素特征及其同位素分馏机制的现代环境过程研究，论证了现代C4植被增多与暖季节降水有关，提出C4植被是判断黄土高原是否发育森林植被的观点（重要发现点a）。投入该项研究的工作量占本人工作量55%。

刘禹

利用树木年轮重建了青藏高原东北部最近一千年的气温曲线，并发现半干旱带近百年季风降水变率的增大（重要发现点b），在半干旱带进行了树轮降水变化趋势预测的尝试。投入该项研究的工作量占本人工作量的55%。