Earth-Science Reviews：青藏高原地區全新世溫度重建的季節性印記
全新世是距現今最近，與現代人類(lèi)社會(huì )關(guān)系最密切的地質(zhì)時(shí)期。了解全新世以來(lái)氣候變化對于理解現代全球變暖至關(guān)重要。然而，目前學(xué)術(shù)界對全新世溫度變化趨勢的認識還存在重大分歧。大量古氣候重建記錄顯示，全新世溫度變化多呈整體下降的趨勢；但是古氣候模擬結果卻表明，全新世溫度變化呈整體上升趨勢。這一現象被稱(chēng)之為“全新世溫度謎題”。對于這一矛盾，有研究認為可能與古氣候重建使用的代用指標的季節性偏差有關(guān)。
為此，中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所薛濱研究員團隊張燦博士，選取青藏高原東南緣橫斷山脈-小型高山冰蝕湖-錯恰湖，基于甘油二烷基甘油四醚酯（GDGTs）指標，利用湖泊單點(diǎn)校正方程，定量重建了末次冰消期以來(lái)（19 ka BP）溫度變化序列。由于本文研究點(diǎn)地處低緯度高海拔地區（~3960 m a.s.l.），冬季存在結冰現象（冰層將隔離水溫與氣溫），因而湖泊自生的GDGTs主要記錄無(wú)冰期（春夏秋季）的溫度變化。重建的結果顯示，19 ka以來(lái)溫度整體呈變暖趨勢，升溫幅度~4°C，其中冰消期升溫~3°C，全新世升溫~1°C。
為了調查全新世季節性溫度變化的模式及機制，研究綜述了青藏高原地區16條定量溫度記錄，其中6條覆蓋冰消期（圖1）。在冰消期時(shí)段，重建的古溫度不存在季節性差異，均呈現一致的升溫趨勢，這可能受控于全球冰量消減和溫室氣體增加。但是在全新世期間，不同季節溫度變化的趨勢差異顯著(zhù)，如夏季溫度呈整體下降的趨勢，冬季溫度呈整體上升的趨勢，而年均溫變化趨勢則較為復雜（圖2）。
圖1 青藏高原地區研究點(diǎn)（紅色為本研究點(diǎn)，黃色為綜述的研究點(diǎn)）
圖2 青藏高原地區全新世不同季節代用指標重建溫度記錄
通過(guò)比對年均溫數據，發(fā)現這些年均溫記錄的不一致性主要與湖泊冰封期長(cháng)短有關(guān)。對于低海拔地區的非結冰湖泊，代用指標重建的溫度可以真實(shí)地反映年均溫變化，呈現一致的升溫趨勢。相反，高海拔地區的結冰湖泊，由于結冰季節的湖泊水溫與氣溫隔離，代用指標重建的溫度實(shí)際僅反映無(wú)冰季節的溫度變化。譬如海拔相對較低的湖泊（如錯恰湖和聽(tīng)命湖），無(wú)冰季節主要覆蓋3-10月（約春夏秋季節），重建的溫度呈微弱升溫趨勢；而海拔更高的湖（如陵茍錯、班公錯等），無(wú)冰季節主要為5-9月，重建的溫度呈早/晚全新世高溫、中全新世低溫模式。
圖3 青藏高原地區不同季節重建溫度集成與模型模擬對比
此外，研究根據代用指標重建溫度的季節性差異，集成了全新世不同季節的溫度變化序列，并與研究點(diǎn)平均的TraCE21ka瞬態(tài)模擬結果非常一致（圖3）。通過(guò)TraCE21ka全強迫與單強迫模擬結果對比，發(fā)現青藏高原地區全新世溫度變化主要受當地季節性太陽(yáng)輻射驅動(dòng)，而長(cháng)期增加的溫室氣體對溫度變化起到調控作用（如增強升溫、抵消降溫甚至反轉溫度變化趨勢）。
圖4 青藏高原地區全新世重建溫度模式與驅動(dòng)機制概念圖
研究利用“結冰現象”梳理了青藏高原地區目前已有的較為零散的全新世溫度重建記錄，并發(fā)現指標重建的溫度記錄存在明顯的季節性差異，即隨著(zhù)海拔的增加，重建的溫度記錄從“類(lèi)年均溫”模式逐漸過(guò)渡至“類(lèi)夏季溫”模式。最終，青藏高原地區全新世不同季節的溫度變化受到當地季節性太陽(yáng)輻射和二氧化碳協(xié)同調制（圖4）。研究強調青藏高原地區全新世溫度重建的季節性偏差。
研究成果近期以“Seasonal imprint of Holocene temperature reconstruction on the Tibetan Plateau”為題，發(fā)表在國際第四紀領(lǐng)域著(zhù)名期刊Earth-Science Reviews上。研究得到了中科院先導專(zhuān)項、國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目的資助。論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825222000113