基于孢粉的洛阳盆地~4.2 ka BP降水变化定量重建

 4.2 ka BP气候事件作为全新世一次关键的千年尺度气候突变事件，对全球古文明的演化进程产生了深远影响，尤其与多个古代文明的衰落密切相关。然而，中国中原地区的史前文明却在该时期表现出显著的连续性与发展韧性。本文聚焦于中原核心区域的洛阳盆地，基于HZ-1剖面高分辨率花粉组合分析，结合17个AMS ¹⁴C测年数据，并综合运用植被群区化方法（BIOME）与加权平均偏最小二乘法（WA-PLS），重建了约4990–3890 cal. yr BP期间的区域植被演替过程与年均降水（Pann）变化历史。

图1. HZ-1剖面地理背景。（a）洛阳盆地在中国的位置及HZ-1剖面周边现代花粉采样点分布（白点为自然植被花粉采样点，黄点为受人类干扰植被花粉采样点）；（b）洛阳盆地地形和6个气象站（巩义、偃师、孟津、伊川、新安、宜阳）及3个降水定量重建记录点（HZ-1剖面、ZWZ剖面和MC-1剖面）的位置；（c）6个气象站1961-2018年逐月平均气温与降水量。

研究显示约 4990-3890 cal. yr BP 期间的洛阳盆地的气候植被特征经历了如下四个变化阶段：4990-4330 cal. yr BP 期间降水偏少，植被以草原为主；4330-4155 cal. yr BP 期间降水量与湿地水位达到峰值，森林茂密；4155-3995 cal. yr BP 期间降水减少，呈现森林-草原景观；3995-3890 cal. yr BP降水在短暂上升后下降。

图2.洛阳盆地植被与气候变化对比图。（a）HZ-1剖面花粉重建的年均降水量；（b）HZ-1剖面落叶林生物群区得分。

   区域对比显示，洛阳盆地降水变化与渑池盆地（MC-1剖面）、荥阳盆地（ZWZ剖面）的花粉重建降水趋势高度一致，均呈现 4990-4400 cal. yr BP 期间偏干、4400-3950 cal. yr BP期间偏湿的特征，印证了中原地区该时段降水变化的地理连贯性。驱动机制分析指出，洛阳盆地及中原地区降水变化与西太平洋暖池海表温度（SST）呈负相关，说明了厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）过程可能通过调控西太平洋副热带高压（WPSH）位置，进而影响东亚夏季风雨带北移，是区域降水变化的主要驱动力。

图3.中原地区降水重建与驱动因素对比图。（a）渑池盆地MC-1剖面基于花粉的降水定量重建；（b）荥阳盆地ZWZ剖面基于花粉的降水定量重建；（c）洛阳盆地HZ-1剖面基于花粉的降水定量重建（本研究）；（d）西太平洋暖池海水表面温度；（e）热带太平洋秘鲁海岸类ENSO强度。

   与同纬度且距离邻近的黄土高原南缘地区其他高分辨率记录对比表明，在5000–3800 cal. yr BP期间，洛阳盆地HZ-1剖面所揭示的气候演化趋势与来自东石崖洞、九仙洞和乌鸦洞的三处高分辨率石笋δ¹⁸O记录总体相似。值得注意的是，在~4200 cal. yr BP全球性干旱事件期间，上述三处石笋记录均指示东亚夏季风显著减弱及强烈的区域干旱化；相比之下，洛阳盆地虽也表现出降水减少和草原扩张的迹象，但年均降水量下降幅度有限，并未出现极端干旱，体现出对该气候突变事件更为缓和的区域响应。

图4.黄土高原南缘地区的高分辨率的4.2 ka BP气候事件记录。（a）东石崖洞石笋δ¹⁸O序列；（b）九仙洞石笋δ¹⁸O序列；（c）乌鸦洞石笋δ¹⁸O序列；（d）灰嘴孢粉的AP/NAP记录；（e）基于孢粉的灰嘴降水量定量重建。

   综上所述，本研究认为，在~4.2 ka BP气候突变事件期间，洛阳盆地并未经历极端干旱，而是维持了相对适宜的水热条件。这一较为稳定的气候背景为河南龙山文化的存续及其向二里头文化的顺利转型提供了关键的环境支撑，从而在一定程度上解释了为何中原地区成为中华文明连续演进的核心区域，而同期其他地区的古代文明则普遍出现衰退或中断现象。

   该研究成果以“Precipitation variations around 4.2 ka BP in the Luoyang Basin: A pollen-based quantitative reconstruction”为题发表在Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology期刊上。该研究得到了国家重点研发计划（2020YFC1521605）和河南大学地理科学学院优秀青年人才培育项目的资助。论文第一作者为郑州师范学院陈亮博士，通讯作者为河南大学惠争闯老师。

论文信息：Chen L., Hui Z.C.^*, Yong Z.J., 2025. Precipitation variations around 4.2 ka BP in the Luoyang Basin: A pollen-based quantitative reconstruction. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 675: 113087.