黄土高原研究
主要成果简介（参与人：惠争闯、魏晓、雍紫娟、冯兆东等）
研究成果（1）：通过对黄土高原西部兰州盆地的西津（黄土-古土壤）剖面进行孢粉学研究，重建了该区域早更新世时期（~2.2-1.7 Ma；Ma: 百万年）的植被和夏季风降水演化过程。研究结果表明，兰州盆地~2.2-1.7 Ma植被和降水演化可以划分为4个阶段：阶段一（~ 2.2–2.07 Ma）为森林覆盖度高的森林-草原植被以及最高的平均降水（~525 mm）；阶段二（~2.07-1.99 Ma）森林植被覆盖度最低，以草本植被为主，且平均降水最低（~ 477 mm）；阶段三（~1.99-1.86 Ma）森林植被覆盖度增加，但仍以草本植物为主，平均降水增加至 ~486 mm；阶段四（~1.86-1.7 Ma）森林植被覆盖度进一步增加，平均降水显著增加至 ~512 mm。
图1：早更新世西津剖面孢粉分析与夏季风降水重建结果（a-c）西津剖面木本（Arbor），蒿属（Artemisia）和木本/非木本花粉（AP/NAP）值；（d） 西津剖面孢粉辛普森物种多样性指数；（e）基于西津剖面孢粉记录重建的区域平均降水值（Pann）。
对比黄土高原与海洋钻孔的气候记录以及对夏季风降水进行周期分析，表明长时间尺度上，研究区早更新世夏季风降水受赤道太平洋地区从西向东的温度梯度影响；轨道时间尺度上，北半球冰盖和低纬度太阳日照是东亚夏季降水周期的主要驱动因素。本研究为早更新世东亚夏季风研究提供了来了西部黄土高原的高分辨率的孢粉学记录（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2023.111968）。
图2：（左）早更新世西津剖面降水记录与黄土高原剖面以及海洋钻孔的气候记录对比：（a）西津剖面降水记录；（b）黄土高原灵台（绿色曲线）和洛川剖面（黑色曲线）Hm/Gt记录（Balsam et al., 2004； Ji et al., 2007）；（c）中国南海ODP 1146钻孔Ba/Al记录（Clemens et al., 2008）；（d）赤道太平洋ODP 1143和846的纬向热梯度（红色曲线），ODP点806和847的纬向热梯度（蓝色曲线）（Fedorov et al., 2013; Li et al., 2011）；（右）西津剖面夏季风降水、地球轨道参数、北半球冰盖(Laskar et al., 2004)以及低纬太阳辐照梯度周期分析结果。
研究成果（2）：本研究利用来自黄土高原西部和北部地区已经发表的4个全新世剖面的高分辨率孢粉资料进行年均降水定量重建，并结合来自相同区域的定量重建降水记录进行全新世降水区域模式描绘。研究结果表明，中国黄土高原西部和北部全新世降水呈现出不同的时间变化趋势：黄土高原西部“高于平均”的年均降水出现在中全新世早期（~10.0 - 5.5 kyr BP；kyr BP: 距今千年）；而北部“高于平均”的年均降水出现在中全新世晚期（~8.0 - 2.5 kyr BP）。分析现代黄土高原地区水汽轨迹以及对比低纬太阳辐射以及赤道地区海洋记录表明，中全新世早期（~10.0 - 5.5 kyr BP）西部黄土高原降水可能受到印度夏季风的强烈调整调控；而黄土高原北部整个全新世和西部全新世中晚期年均降水可能不仅受到印度洋-太平洋暖池海温的控制，还受到热带太平洋中部海温调制的ENSO强度的影响（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.176249）。
图3：(A)印度洋-太平洋区域，在这些区域内，大西洋暖气区和印度洋-太平洋ENSO相互作用。(B) 10年间隔（2006-2015年）中国黄土高原西北半区7月水汽逆向轨迹聚类分析：(a)西部，(B)北部。(C)黄土高原西北半区（即西部和北部）降水变化及其可能的机制。所包括的曲线如下：(a) 30°N的夏季日照曲线（Berger and Loutre, 1991）；(b)阿拉伯海ODP 723A海温记录（Naidu & Malmgren，2005）。(c)基于δ18O的石笋复合ISM指数（Liu et al., 2020）；(d) Cariaco盆地海洋钻井项目地点ODP1002C的钛含量指示的ITCZ位置（Haug et al, 2001）；(e)热带太平洋西部106KL站点Mg/ ca指示的海温记录（Stott et al., 2004）；(f) ENSO强度——沿热带太平洋东部秘鲁海岸指示性类胡萝卜素通量（Rein et al.，2005）；(g)黄土高原西部区域平均标准化年降水指数；(h)黄土高原北部区域平均标准化年降水指数。注：除曲线a外，所有曲线中的黑色虚线均为各自的平均值。(g)和(h)中的灰色阴影区域为标准差，(g)和(h)中的蓝色带标记中国黄土高原西北半区“高于平均水平”的降水间隔。其他曲线中的蓝色带表示各自曲线的升高值间隔。
