全新世温度谜题是全球变化研究的热点问题，全新世温度记录的分布不均及指标的季节性差异可能是导致全新世温度记录差异的重要原因。因此，建立可靠的温度指标以及增加可信的温度记录有助于全新世温度谜题的解决。
盘星藻作为一种广泛存在于淡水湖泊沉积物中的绿藻，其种属组合和浓度均具有良好的环境指示意义。Turner等人发现BA暖期的盘星藻个体大小要比冰期的大，其个体大小可能是一种潜在的温度指标。黄小忠团队对盘星藻个体大小进行了现代过程调查来探究其作为温标的潜力，发现博斯腾湖过去2000年来短棘盘星藻个体大小变化很好地记录了温度波动（图1，Huang et al., 2023 Palaeo3）。
图1. 过去～2000年博斯腾湖盘星藻个体大小变化与其他气候和环境记录的比较：(a)北半球温度距平(相对于1961-1990年的平均温) (Ljungqvist, 2010)。(b)北半球温度距平，蓝色曲线为平滑后的结果(Moberg et al., 2005)。(c)多指标重建的中国年平均气温距平(Ge et al., 2013a; Ge et al., 2013b)。(d)中国东部冬季温度距平(Ge et al., 2003)。 (e) BST19B岩心的盘星藻平均个体大小(阴影区域代表68%的变化)。(f) BST19B盘星藻个体大小测量值。
本研究基于东亚46个湖泊表层沉积物中的盘星藻个体大小与环境因子之间的关系，进一步明确了盘星藻个体是一种很好的温度指标，尤其与冬季温度相关关系更好（图2）。因此，在冬半年温度对生长季水体温度有主要影响的湖泊中，其盘星藻个体大小是一个可靠的冬季温度代用指标。
图2. 46个湖泊表层沉积物中的盘星藻个体大小与主要环境参数之间的关系。盘星藻个体大小与(a) 春季平均温度、(b)夏季平均温度、(c)秋季平均温度、(d)冬季平均温度、(e) TDS、(f) pH、(g) NH4+-N、(h) NO3--N和(i) PO43--P的线性回归关系。
通过测量蒙古高原西部高山湖泊Tolbo湖沉积物中的盘星藻个体大小重建了过去13.7 ka以来蒙古西伯利亚高压核心区全新世冬季温度变化（图3a）。结果表明，全新世冬季温度呈现升温趋势，并在2.6 ka左右达到最大值。在~7 ka 之前，盘星藻个体大小指示的温度没有统计学上显著的趋势，与集成的中亚地区六条基于生物标志物的全新世温度记录（图3b）和CCSM3模拟的结果一致（图3c）。盘星藻个体大小记录表明区域温度在 ~6.5 ka 之后经历了显著的变暖，与集成记录（图3b）以及喀纳斯湖生物硅含量（图3e）一致。其波动峰值为~2.6 ka与泾川黄土剖面基于软体动物重建的冬季温度对应（图3d）。Tolbo湖盘星藻记录与喀纳斯湖硅藻的硅同位素记录和生物硅含量记录有一定差异，主要体现在喀纳斯湖记录在3.6 ka之后显示温度偏低，这与喀纳斯湖湖水温度受冰川影响极大，而前人研究发现晚全新世阿尔泰山的冰川显著前进。
图3. Tolbo湖盘星藻个体大小记录与欧亚大陆内陆温度记录的比较。(a)盘星藻的平均个体大小(阴影表示68%的标准差)。(b)基于阿尔泰山周边地区六个生物标志物记录集成的全新世温度记录（Rao et al., 2020; Wu et al., 2020; Duan et al., 2022; Jiang et al., 2024）。(c)利用CCSM3模拟的研究点网格(48-49°N，90-91°E)的年平均温度异常（Liu et al., 2022）。(d) 基于泾川黄土剖面螺壳类重建的冬季温度（Dong et al., 2022）。虚线是每个温度序列的线性回归。(e)生物硅含量指示的Kanas湖温度变化。(f)和(g)重建的大气中CH4和CO2浓度变化。(h)基于河西走廊黄羊河剖面粒度记录的东亚冬季风指数（Li and Morrill, 2015）。
对区域温度变化的驱动机制，早全新世低温可能主要受北半球残余冰盖的冷却效应影响，全新世中晚期，区域变湿、水汽增加（如Hu Y et al., 2024 Catena）和CO2的上升可能是导致升温的原因（图3g）。此外，高纬度永久冻土融化释放的甲烷，可能促进了∼5 ka 后的升温（图3f），并引发气候系统内的正反馈。
研究区所在的蒙古高原西部是西伯利亚高压核心区之一，其冬季温度变化影响全新世东亚冬季风演化。早全新世区域冬季低温会增强蒙古西伯利亚高压，引起东亚冬季风较强，而中晚全新世增温则减弱了西伯利亚高压的强度，冬季风减弱，河西走廊黄羊河黄土剖面基于粒度重建的冬季风强度指数记录了这一变化过程（图3h）。
本研究以“Western Mongolian Plateau exhibits increasing Holocene temperature”为题近期发表在《Global and Planetary Change》上。兰州大学资源环境学院黄小忠教授为文章通讯作者，博士生黄宠为第一作者，合作作者有香港大学李金豹副教授，福建师范大学雷国良副研究员，蒙古国立大学Otgonbayar Demberel副教授，中国科学院地球环境研究所刘晓东研究员，俄罗斯科学院西伯利亚分院考古学与民族学研究所Rudaya Natalia研究员，德国布伦瑞克工业大学Antje Schwalb教授，中国科学院地质与地球物理研究所肖举乐研究员，中国科学院青藏高原研究所段炎武副研究员、陈发虎院士，兰州大学资源环境学院张家武教授以及向丽雄、张军、胡玉、王涛博士，研究生王玲、姜澜、穆晓燕、任秀秀、郑敏等。
该成果主要受国家自然科学基金（课题编号：41991251）和第二次青藏高原综合科学考察研究项目（课题编号：2019QZKK0601）等资助。
论文信息：
Huang, C., Huang, X., Li, J., Wang, L., Jiang, L., Xiang, L., Zhang, J., Hu, Y., Mu, X., Zheng, M., Ren, X., Wang, T., Zhang, J., Lei, G., Demberel, O., Liu, X., Rudaya, N., Schwalb, A., Duan, Y., Xiao. J., Chen F., 2024. Western Mongolian Plateau exhibits increasing Holocene temperature. Global and Planetary Change 242, 104577. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104577.
Huang, X., Huang, C., Xu, Y., Zheng, M., Ren, X., Chen, X., Hu, Y., Wang, T., Xiang, L., Zhang, J., Chen, F., 2023. Body size of fossil Pediastrum in lake sediments as an indicator of temperature variation. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 625, 111687. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2023.111687.
