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Global and Planetary Change | 石笋多指标记录揭示2.8 ka事件期间中国东南地区水文气候变化及其影响

来源: 作者: 发布时间:2026-06-01 点击数量:

2.8 ka事件是晚全新世一次重要的多百年尺度气候异常事件,在亚洲季风区表现尤为显著,并被认为与东亚夏季风系统的大规模调整密切相关。但中国东南地区关于这一事件的古气候记录却并不多。近日,西安交通大学全球环境变化研究院张海伟教授团队利用江西省万年县神农宫洞石笋SN33的高精度U-Th年代和多指标记录,重建了中国东南地区3.16–2.59 ka BP期间的水文气候演化过程。研究发现2.8 ka事件期间东亚夏季风减弱,中国东南地区呈现整体趋湿的水文响应特征,并进一步探讨了水文气候波动对江西地区青铜时代文化演变的影响。该研究成果发表于地学国际知名SCI期刊《Global and Planetary Change

1.中国东南地区2.8 ka事件高分辨率石笋多指标记录

研究选取江西省万年县神农宫洞石笋SN33作为研究对象,基于14个高精度U-Th年龄建立了可靠的年代框架,获得了δ18O、δ13C、Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca等多指标记录,该石笋生长时段为3.16–2.59 ka BP,完整覆盖了2.8 ka事件,多指标记录的平均时间分辨率约为2.4年。结果显示,SN33 δ18O在2.95–2.67 ka BP期间出现持续偏正异常,表明该时期东亚夏季风环流显著减弱。进一步分析发现,该事件并非一次简单的单峰式气候异常,而是具有明显的两阶段结构,整个事件持续时间262年。SN33 δ18O记录清晰刻画了2.8 ka事件在中国东南地区的完整演化过程(图 1)。

图 1 石笋SN33多指标记录

2. 2.8 ka事件期间东亚季风区降水响应的显著空间分异

由于神农宫洞石笋δ18O不能简单等同于局地降水量变化,本研究利用SN33 δ13C、X/Ca第一主成分(PC1)和初始δ234U等局地水文指标,重建了中国东南地区在2.8 ka事件期间水文气候变化过程(图1)。结果表明,事件期间中国东南地区呈现逐渐趋湿的变化趋势,总体表现为相对湿润的区域水文背景。研究进一步对比分析了东亚季风区其他气候记录,结果表明,2.8 ka事件期间东亚季风区降水具有显著空间差异:中国东南及邻近区域总体偏湿,而中国北方、西南、华南部分地区以及朝鲜半岛等区域则表现为偏干状态(图3)。这种空间分异表明2.8 ka事件期间东亚季风系统发生了明显重组。高纬度北大西洋冷却、AMOC减弱及ITCZ南移可能共同削弱了东亚夏季风环流(图 2);与此同时,太阳活动变化和ENSO、PDO/AMO等海气内部变率可能进一步调节了该事件的强度、阶段性演化及其空间表达。

图 2 东亚季风区PDO/AMO暖相位期间5-9月季风降水异常(1934–1945年相对1891-2020年)及2.8 ka事件期间水文气候变化的古气候记录空间分布(黄色表示偏干、绿色表示偏湿),详细情况请见原文

3.水文气候波动对江西青铜时代文化演变的潜在影响

江西是中国南方青铜文化发展的重要区域,吴城文化和万年文化在商周时期具有重要地位。研究发现,SN33 δ13C和X/Ca主成分分析记录PC1所揭示的极端干湿波动,与吴城文化和万年文化转型时期对应(图3),暗示水文气候不稳定可能是影响区域文化演变的重要背景因素之一。在3.16–3.0 ka BP期间,研究区持续偏干的水文条件可能加剧了资源压力,并影响农业生产和社会稳定。进入西周时期后,研究区气候仍表现出强烈波动,多次极端干湿事件增加了区域社会恢复和延续的难度。当然,吴城文化和万年文化的转型并不能简单地单纯归因于气候变化,而应理解为水文气候不稳定、资源竞争、人口流动、中原政治扩张以及区域文化整合等多重因素共同作用的结果。

图 3 中国东南 3.16-2.59 ka BP 期间水文气候波动与吴城文化、万年文化演变关系

本研究基于中国东南地区高分辨率石笋多指标记录,系统揭示了2.8 ka事件期间东亚夏季风减弱与局地湿润化并存的复杂水文气候响应。研究强调,东亚季风区不同区域对突发气候事件的响应并非同步一致,而是受到雨带迁移、和区域水文过程等的共同调控。该成果不仅为理解晚全新世东亚季风系统突变事件提供了关键证据,也为认识气候波动与中国南方青铜时代文化演变之间的关系提供了新的科学视角。

西安交通大学硕士毕业生张小梅为论文第一作者,张海伟教授为通讯作者。西安交通大学程海教授、美国加州州立大学Ashish Sinha教授等共同参与了该项研究。该研究得到国家自然科学基金(42261144753、42488201、41972186)以及西安交通大学青年拔尖人才支持计划的资助。

原文信息:Zhang, X., Zhang, H., Sinha, A., Wang, M., Wang, J., Li, Y., Pan, L., Zhang, R., Ning, Y., Jia, X., Zong, B., Cheng, H., 2026. Speleothem multi-proxy inferred hydroclimate variability during the 2.8 ka event and its influence on human activities in southeastern China. Global and Planetary Change 263, 105519.

原文链接https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2026.105519