古气候重建通常需要先确定代用指标与气象观测之间的统计关系，再利用回归方程延长气候序列。然而，树轮和石笋样点大多位于偏远山区，气象站数量少、记录时间短，站点与采样地之间还可能存在明显的海拔和地形差异。由现代气象资料建立的统计关系，未必能够稳定代表过去数百年的气候变化。
近期，西安交通大学李强教授团队在《Quaternary Science Reviews》发表题为“Model-based inference of monsoonal moisture from stalagmite and tree-ring δ18O”的研究。该研究的合作者包括程海教授、刘禹研究员、蔡演军教授、张海伟教授、谭亮成研究员和赵景耀副教授。研究将树轮δ18O与石笋δ18O纳入同一过程模型，在不使用气象站资料进行统计校准的情况下，尝试反演亚洲夏季风边缘区过去近300年的相对湿度变化。
树轮和石笋都记录了水循环中的氧同位素信息，但形成机制并不相同。树轮纤维素δ18O既继承树木源水的同位素组成，也受到叶片蒸腾和大气湿度影响；石笋δ18O则主要受到降水、洞穴滴水及洞穴沉积过程控制。
作者利用二者对水文气候过程的互补敏感性，将树轮生理分馏模型与石笋记录结合起来。石笋δ18O用于约束区域降水同位素的时间变化，树轮δ18O则提供源水与叶片蒸发共同作用后的信息，由此计算区域相对湿度。与传统重建不同，气象站资料没有参与模型参数的统计拟合，而只用于检验模型结果是否可靠。
研究使用甘肃陇南官鹅沟树轮δ18O年表和万象洞石笋δ18O记录，获得了1717—2003年的区域相对湿度序列。陇南位于亚洲夏季风西北边缘，对季风强度和水汽输送范围变化十分敏感，也是检验这一方法的理想区域。
结果显示，模拟相对湿度与附近气象站4—7月实测湿度显著相关，原始序列相关系数为0.58，一阶差分后的相关系数为0.52。模型还能够较好反映区域湿度的空间变化，并识别多次历史严重干旱事件，说明这种基于过程的多指标方法具有较好的气候解释能力。
模拟序列表明，陇南地区近300年来总体呈干化趋势，20世纪干旱明显增强，1941—2003年是持续时间最长的偏干阶段。模型还识别出1917年、1929年等历史严重干旱事件。
进一步分析发现，研究区湿度与亚洲夏季风强度呈正相关，而与Niño 3.4、Niño 4及热带印度洋海温呈负相关，说明厄尔尼诺和热带海洋增暖可能通过改变季风环流和水汽输送，使季风边缘区趋于干燥。
这项研究的真正创新，不是增加了一条新的湿度重建记录，而是提出了一种多代用指标联合反演的新思路：建立一种独立于气象站统计校准的多代用指标反演框架。当现代气象观测不足、站点分布不均或采样地与气象站存在明显空间差异时，这种方法为恢复历史气候提供了新的可能。
该方法仍依赖若干前提。树轮和石笋需要具有相对一致的水汽来源和区域气候背景；二者记录的季节和时间分辨率也可能不同；洞穴水文过程及模型参数变化还会带来一定不确定性。因此，模拟结果更适合用于解释相对湿度的长期变化、干湿阶段和异常事件，而不能将每一年的绝对值完全等同于气象站观测。
总体来看，这项工作展示了多指标古气候研究的新方向：未来的气候反演不必完全依赖短期气象观测建立经验关系，而可以从不同代用指标的形成机制出发，通过过程模型将其联合起来，在观测稀缺地区独立推断过去的气候变化。
原文信息：Li Q., Wu Y.F., Wang J.C., Liu Y., Cai Y.J., Zhang H.W., Tan L.C., Zhao J.Y., Sun C.F., Song H.M., Xu Y., Li Y.E., Cai Q.F., Ren M., Cheng H. Model-based inference of monsoonal moisture from stalagmite and tree-ring δ18O. Quaternary Science Reviews, 2026, 389, 110130.
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2026.110130
