东亚季风区的生态系统，社会经济及人类文明很大程度上依赖季风降水的强度和分布，新石器时期的人口随着降水量的变化越过胡焕庸线迁移到较湿润的西部地区，而极端干旱的发生与文明的崩溃产生了联系。因此，更好地了解东亚季风区的水文演化特征，特别是干旱事件的时空模式及触发机制，对于东亚季风区的生态系统维护和社会经济发展非常重要。
实验室周爱锋教授团队基于GDGTs及δDwax等指标重建了岱海末次冰消期以来的高分辨率水文演化历史，结合中国东亚季风区全新世以来的水文记录，聚焦于东亚季风区全新世期间明显的极端干旱事件以及可能的气候驱动机制。结果表明，季风降水和非季风降水在 11.0-6.5 cal kyr BP 期间增加，使得这一时期岱海水位处于全新世最高位；而随后发生的 200 年特大干旱事件（6.5-6.3 cal kyr BP）标志着中国北方湿润时期结束。我们对东亚季风区水文记录的综合分析表明，在全新世早期，华北和华南地区总体上是湿润的，而在北半球冰盖对亚洲夏季风的抑制作用下，中国北方发生了两次明显的极端干旱事件；在全新世中-晚期，极端干旱事件在整个东亚季风区是同步发生的，被认为与受控于半球间温度梯度差的ITCZ向南移动有关，同时根据记录，我们也认为增强的哈得来环流（Hadley Cell）对亚洲夏季风的阻挡也是导致东亚季风区干旱事件同步发生的重要因素。该成果近期以“Drought in the Asian summer monsoon region is liked to a weakened inter-hemispheric temperature gradient”为题在Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》上在线发表。
图1 亚洲夏季风地区极端干旱事件与海洋-大气环流之间的联系
图2 半球间温度梯度减弱导致东亚地区极端干旱事件的机理示意图
OH-GDGTs是isoGDGTs的一类带羟基基团的脂类化合物，与水栖泉古菌的产物Crenarchaeol被认为是良好的古水文计。周爱锋教授课题组于2021年在《Quaternary Science Review》上首次提出%Cren与湖泊水深的定量方程并重建了太白山大爷海近两千年的湖泊水位变化（Chen et al., 2021 QSR）；在本研究中，从古环境角度，结合湖岸堤的高程数据探究了%OH-GDGTs作为古水位定量重建的可能性，并发现%OH-GDGTs与δDwax也存在显著正相关关系，这从多维度证明了该指标的作为古水文计的可靠性。
兰州大学西部环境教育部重点实验室周爱锋教授为论文通讯作者，2021级博士研究生陈林为第一作者，我院硕士研究生李梦静、中国科学院青藏高原研究所陈杰博士、湖南师范大学申忠伟博士、中国科学院地球环境研究所赵家驹副研究员、中国地质大学（武汉）黄咸雨教授以及北京大学刘建宝教授为论文共同作者。该研究成果由国家自然科学基金面上项目（42171153）和国家自然基金委“青藏高原地球系统基础科学中心”项目（41988101）共同资助。
相关成果：
Chen, L., Chen, J., Shen, Z.W., Zhao, J.J., Li, M.J., Huang, X.Y., Liu, J.B., Zhou, A.F. *, 2024. Drought in the Asian summer monsoon region is liked to a weakened inter-hemispheric temperature gradient. Communications Earth & Environment, 5: 432. https://doi.org/10.1038/s43247-024-01603-4
Chen, L., Huang, Z.D., Niu, L.L., Dong, W. M., Xiao, S., Chen, S.Q., Zhao, J.J., Wu, D., Zhou, A.F.*, 2021. GDGTs-based quantitative reconstruction of water level changes and precipitation at Daye Lake, Qinling Mountains (central-east China), over the past 2000 years. Quaternary Science Reviews 267, 107099. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.107099
