青藏高原，被称为“世界屋脊” 和地球的“第三极”，以干旱和半干旱为主要气候特征，生态环境脆弱，对全球气候变化的响应极为敏感。同时，作为亚洲季风的“发动机”，青藏高原也能够影响全球的气候变化。在夏季，由于青藏高原接收较多的太阳辐射，热低压加深，吸引来自孟加拉湾的暖湿气流即南亚夏季风沿着雅鲁藏布江（简称雅江）河谷进入到青藏高原南部，给当地带来丰富的降水；在冬季，高原降温比较快，冷高压增强，使高原上的冷干空气不断向海洋输送，形成南亚冬季风。雅江位于青藏高原南部，河谷内部地势西高东低，这使得南亚冬季风主要沿着雅江河谷的方向自西向东流动。雅江流域植被稀疏，加上冬春季节雅江河流水位的显著下降，大量松散沉积物裸露，在南亚冬季风的驱动下，沙尘暴频发。黄土是沙尘暴过程中沉积并遭受不同程度成壤作用的风成沉积物。因此，雅江黄土成为了研究南亚夏季风和冬季风变化的重要载体。对于南亚夏季风的认识，以往多是基于石笋、湖泊和海洋沉积物的研究，并且这些载体记录的南亚夏季风的变幅和变率存在显著的差异。此外，相对南亚夏季风，南亚冬季风的研究极为薄弱。鉴于此，团队选择了雅江流域3个时间段（末次间冰期、早全新世和晚全新世）的黄土剖面（图1）进行研究，通过光释光和AMS14C建立剖面的年代序列，将频率磁化率、色度和研究团队新近提出的粒度分选系数分别用于南亚夏季风和冬季风的重建，以探讨南亚季风的驱动机制，主要得到以下研究进展。
图1 研究剖面的相对位置以及野外照片
末次间冰期轨道尺度南亚季风的变化
基于林芝市境内比日神山的1个4.3 m的黄土剖面，通过高密度（20 cm间隔）钾长石红外后高温红外释光（pIRIR）测年技术（图2），结合粒度分选系数、色度和磁化率指标，重建了末次间冰期（130-75 ka，1 ka代表公元1950年前1千年）南亚夏季风和冬季风的变化。结果表明，南亚夏季风和冬季风在轨道尺度上呈反相位的变化关系。从深海氧同位素（MIS）5e，MIS 5c到MIS 5a，南亚夏季风的强度逐渐减弱（图3），明显有别于天门洞石笋δ18O反映的南亚夏季风强度的变化，天门洞石笋δ18O在MIS 5e，MIS 5c和MIS 5a阶段几乎没有区别。南亚冬季风大体与南亚夏季风强度呈现反相位的变化，从MIS 5e，MIS 5c到MIS 5a逐渐增强，另外MIS 5d的南亚冬季风明显要强于MIS 5b。进一步分别与65°N和25°N七月太阳辐射曲线对比发现，不管是变化幅度还是变化趋势，较强的南亚夏季风和较弱的南亚冬季风都对应较高的65°N七月太阳辐射，而在变化幅度上，南亚夏季风和南亚冬季风明显有别于25°N七月太阳辐射。进一步认为65°N七月太阳辐射可能通过海冰的反馈影响了北半球冬季和夏季温度，从而影响了南亚夏季风和南亚冬季风。米兰科维奇理论认为65°N夏季太阳辐射通过调节北半球冰盖的变化从而影响全球的气候，因此本研究支持了米兰科维奇理论。
图2 比日神山黄土剖面释光年代
图3 比日神山黄土记录的南亚季风的变化及其与北半球高纬夏季太阳辐射、南美石笋δ18O、全球冰量和大气CO2浓度以及高纬海冰范围变化的对比
晚全新世千百年尺度南亚季风的变化及其对青藏高原南部人类活动的指示
越来越多的证据表明，晚全新世以来青藏高原人类活动显著增强，然而，对古人类活动的气候环境背景的研究还非常薄弱。基于林芝市境内1个3.0 m的黄土剖面，通过高密度（20 cm间隔）中颗粒石英光释光（OSL）和5个炭屑AMS14C年代，结合粒度分选系数、色度和磁化率指标重建了晚全新世南亚夏季风和冬季风的变化。发现晚全新世南亚夏季风和南亚冬季风表现为反相位的变化，南亚夏（冬）季风在大约2 ka（公元前50年）以后显著增强（减弱），在大约1.3 ka（公元650年）达到最强（弱）（图4），基本响应了热带间辐合带（ITCZ）的南北移动位置和北大西洋涛动（NAO）相位的变化。公元前50年左右对应我国汉文化的鼎盛时期，而公元650年对应西藏吐蕃王国的兴盛时期，表明南亚季风可能对青藏高原人类活动的强度有显著的影响。公元650年以后雅江流域粉尘活动出现显著的加强，这可能跟公元650年以后加强的人类活动有关。而黄土高原粉尘活动显著增强的时间出现在公元前50年左右，表明黄土高原上人类活动的强度对亚洲季风的响应比青藏高原上的更加敏感。
图4 佛掌沙丘黄土记录的南亚季风和粉尘活动的变化及其与黄土高原粉尘活动的变化和朝代王国兴衰时段的对比
早全新世千百年尺度粉尘活动的变化
青藏高原，作为全球粉尘的重要源区，然而对其地质历史时期粉尘活动的演化过程与驱动机制仍不清楚。基于山南市贡嘎县境内1个4.8米黄土剖面，通过综合两台不同型号的释光测年仪器（Lexsyg和Risø）高密度（40 cm间隔）的中颗粒石英OSL的年代结果，结合粒度和磁化率指标，重建了早全新世雅江流域粉尘活动的变化。结果发现，早全新世粉尘活动频率的变化与北大西洋冰筏事件、NAO的相位以及太阳活动强弱有着较好的对应关系，认为较弱的太阳活动导致较弱的北大西洋温盐环流、较频繁的冰筏事件以及偏负的北大西洋涛动，进一步加强了南亚冬季风和引起了较频率的粉尘活动（图5）。
图5 太阳活动影响雅江粉尘活动的示意图
以上成果近期发表于地球科学领域知名期刊《Global and Planetary Change》（中科院1区top）、《Catena》（中科院1区top）和《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》（中科院2区top）上，三篇论文的第一作者均为太阳官网程良清博士后，其合作导师为董治宝教授，陕西师范大学太阳集团tyc539为第一完成单位。合作单位有中科院南京地理与湖泊研究所和地球环境研究所、南京师范大学、河南大学和西北大学等。
1）Cheng, L., Yang, L., Long, H., Song, Y., Miao, X., Zhang, J., Wu, Y., Lan, M., Xie, M., Dong, Z., 2023. Milankovitch‐paced South Asian monsoons during Marine Isotope Stage 5. Global and Planetary Change 225, 104132. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2023.104132.
2）Cheng, L., Yang, L., Long, H., Zhang, J., Miao, X., Wu, Y., Lan, M., Song, Y., Dong, Z., 2023. Late Holocene change in South Asian monsoons and their influences on human activities in the southern Tibetan Plateau. Catena 228, 107153. https://doi.org/10.1016/j.catena.2023.107153.
3）Cheng, L., Yang, L., Long, H., Song, Y., Chen, Z., Lan, M., Xie, M., Dong, Z., 2023. Early Holocene dust activity variation in the southern Tibetan Plateau and its response to solar irradiance. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 620, 111561. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2023.111561.
程良清，博士，2015年9月至2021年7月在中国科学院地球环境研究所跟随宋友桂研究员攻读硕士和博士学位，主要从事新疆黄土古气候研究。2021年9月至今，在陕西师范大学跟随董治宝教授开展博士后研究工作，主要从事雅鲁藏布江流域黄土古气候和风沙地貌演化研究。近年来以第一作者在Geophysical Research Letters (2篇)，Global and Planetary Change，Catena，Paleoceanography and Paleoclimatology，Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology（2篇）和Quaternary International等国际刊物上发表SCI学术论文8篇。主持中国博士后科学基金和黄土与第四纪地质国家重点实验室开放基金各一项。
