全球古气候研究所依赖的两极冰芯时间标尺依然有较大的年龄误差，制约了气候变化的全球精确对比。本研究突破这一局限，利用中国石笋的高精度U-Th定年记录，提供了可对比于两极冰芯和海洋记录的更精确的年代标尺和对比方案，从而实现了基于石笋时标的全球气候变化的高精度对比。
导 读
过去六万年以来，地球气候经历了末次冰期、冰消期至全新世间冰期的演变，理解这一重要时期全球气候在多时间尺度上的联动有赖于精准的时间标尺和对比方案。本研究建立基于石笋的年代标尺和对比方案，实现了全球冰芯、海洋和洞穴记录精准对比，进而提供气候变化动力学机制的新认知，可作为“古气候罗塞塔石碑”（罗塞塔石碑上同一段诏书同时用古埃及象形文字、世俗体文字和古希腊文三种文字刻写，三者内容相同、互为对照，正是这种互证关系让学者得以破译失传的象形文字）。
图1 “大象拼图”隐喻不同气候档案彼此拼合、相互印证，使得过去6万年的全球气候图景更为清晰全
1 年代学基准：利用中国石笋构建“古气候罗塞塔石碑”
全球气候变化可通过不同的地质载体（例如冰芯、海洋沉积物、黄土、石笋等）重建。而气候载体定年的精准度是判断气候变化相位关系和驱动机制的重要前提。然而，在古气候研究中占据重要地位的格陵兰冰芯记录的年代误差大，在末次冰期时（距今6万年前）甚至可达2500年（图2），相同时期的南极冰芯记录、海洋沉积记录等也存在着年代误差较大的问题。这阻碍了其与其他高精度记录的精确对比、相位分析和驱动机制的研究。
为突破这一瓶颈，程海教授团队建立了过去6万年以来亚洲夏季风区多个洞穴的石笋氧同位素组合记录，命名为ASM-2026。基于高分辨率氧同位素分析和高精度U-Th定年，以多个气候突变事件为“时间锚点”，建立了精确的XJTU-1.0年代框架，其年龄误差控制在40至500年之间，是目前同时段最为精准的年代框架（图2）。
研究利用中国石笋氧同位素组合记录和相应的对比方案，将格陵兰冰芯、南极冰芯和部分海洋沉积记录的年代框架置于XJTU-1.0中，构建了“古气候罗塞塔石碑（Paleoclimatic Rosetta Stone）”, 即全球气候记录的精确对比方案。正如罗塞塔石碑帮助人们对照并解读不同文字和文明一样，ASM-2026与XJTU-1.0有助于研究者对照不同气候记录，阐释过去6万年全球气候变化的时序、气候信号的传输过程，以及突变事件的动力学机制，从而更全面和精确地理解全球气候变化的全貌。
图2 石笋记录：本研究建立的过去6万年以来亚洲夏季风区多个洞穴的石笋氧同位素组合记录ASM-2026（A）、精确的XJTU-1.0年代框架（B）, 及其与格陵兰冰芯年代框架(GICC05)的对比(C)。
2 大西洋经向翻转环流的级联响应
在XJTU-1.0年代框架下，研究显示，在动力学上亚洲夏季风在冰期-间冰期到千年尺度上的强弱变化，并不受南北半球高纬冰盖体积的直接控制，而是与大西洋经向翻转环流（AMOC）的变化密切相关。例如在距今约四万年前的海因里希冰阶4期间，全球冰量在减少，但亚洲夏季风仍处于弱季风状态。这一发现挑战了传统认知：在千年尺度上，亚洲夏季风动力学强度与冰量大小之间并不存在预期的反相关系。决定亚洲夏季风变化的关键并非冰盖体积本身，而是高纬冰盖消融速率通过淡水注入北大西洋改变AMOC状态，进而通过大气和海洋环流联级调控低纬季风系统，改变全球热量与水汽输送。
3 低纬度水文与南半球过程在千年尺度冷事件终止阶段的积极作用
研究进一步指出，全球千年尺度突变事件的终止，可能始于低纬度水文循环与南半球动力学反馈过程。高精度时序对比表明, 海因里希冰阶等突变气候事件的结束，可能始于南美季风强度的百年尺度减弱，并早于相应的格陵兰和亚洲季风区的终止。南美季风减弱会减少亚马孙河流域的降水量，从而减少其向热带大西洋输入的淡水，缩小亚马孙羽流区的面积，并导致该海域表层海水盐度升高；该盐分异常可通过大西洋表层流传输至北大西洋深水形成区，从而促进AMOC 的恢复，并最终结束海因里希冰阶。因而低纬度和南半球水文气候变化不只是被动响应者，也可能是触发器、或连锁反应中的关键环节，或两者兼具。
4 周期演变：低纬热带岁差强迫下的“~4.5 ka”准周期
在周期结构方面，去趋势后的ASM-2026记录中呈现出显著的~4.5千年周期变率（图3）。该周期变率不仅存在于低纬季风区，还广泛发现于格陵兰冰芯、南极冰芯以及全球大气δ18O、 CO2和 CH4 等记录中。该4.5千年周期接近岁差周期的四分之一，可能与赤道太阳辐射调制有关。这一发现表明即使在晚第四纪的“冰室气候”下，由岁差强迫驱动的低纬赤道太阳辐射依然可能通过全球多圈层耦合机制，深刻调制着AMOC与全球气候的千年尺度波动，其本身也可成为该领域的新研究方向。
图3 频谱分析：去趋势后的ASM-2026记录呈现显著的~4.5千年周期变率
此外, 在多年代际到百年尺度上，亚洲夏季风和格陵兰气候记录从冰期到间冰期呈现振幅减小、周期缩短的特征。而南极记录则表现出相反特征，这表明，在不同气候状态下，全球遥相关和主导强迫路径可能发生了变化（图4），产生这种现象的原因仍待更多研究与讨论。
图4 年代际至百年尺度变率特征：亚洲夏季风记录与南北极冰芯记录在冰期-间冰期的振幅和周期差异
总结与展望
本研究提供的不只是一条新的亚洲夏季风组合记录（ASM-2026），更是一套用于全球古气候记录对比的精确年代标尺（XJTU-1.0）和全球对比方案。通过石笋、冰芯、海洋沉积记录的跨区域精确对比，该成果为理解过去6万年的气候突变事件、季风-海洋环流耦合、低纬度触发机制以及多尺度气候周期演化提供了关键基准时序和内在关联。这一进展标志着高精度石笋年代标尺替代冰芯标尺迈出了关键一步，是学术界长期期待的重要里程碑。正如图文摘要中的“大象拼图”所隐喻的深刻内涵：不同气候档案彼此拼合、相互印证，使得过去6万年的全球气候图景更为清晰全面。
作者简介：
程 海，西安交通大学教授、奥地利科学院外籍通讯院士、国际地球化学协会和欧洲地球化学协会会士、美国地球物理联合会（AGU）会士。长期从事同位素地球化学与全球环境变化研究，在高精度同位素质谱测量和铀系测年技术、中晚第四纪年代学、石笋古气候及全球变化研究等方面取得了系统性创新成果, 特别是为石笋记录成为继海洋、冰芯和黄土记录之后古气候研究领域的第四大“支柱”做出了重要贡献。发表学术论文800余篇（含30篇Nature和Science文章，近百篇Nature、Science子刊、PNAS及The Innovation文章），Google Scholar总被引用10.8万余次、H-index高达133。Research.com发布的2026年度地球科学领域顶尖科学家榜单中排名全球第6。连续入选2014-2025汤森路透-科睿唯安全球高被引学者。获欧洲地球科学联合会（EGU）米兰科维奇奖章、Emiliani Lecture等国际荣誉。个人主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/cheng021
文章信息：Cheng H., Dong X., Li H., et al. (2026). A low-latitude framework for climate variability over the last 60,000 years. The Innovation Geoscience 4:100243.
原文链接：https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2026.100243
