地球環境研究所提出銣鍶比值在中亞東北部黃土中的指示意義新解

中亞干旱區受西風、季風等多系統大氣環流的綜合影響，區域氣候環境驅動過程呈現顯著的時空異質性，這使得傳統古環境代用指標在該區域的適用性亟待進一步深入評估。在東亞季風區的黃土高原，黃土中的銣/鍶比值（Rb/Sr）已被廣泛用于反映風化強度，進而指示東亞夏季風的強弱變化。然而，在中亞干旱區，這一指標的古環境指示意義仍不明確，制約了對該區域氣候演變過程的精準解析。

針對這一科學問題，地球環境研究所黃土與古氣候研究團隊聯合國內外學者，創新運用機器學習技術（包括隨機森林與偏最小二乘回歸模型），對中亞東北部伊犁盆地的78個現代土壤樣品（圖1）展開研究，試圖解析現代土壤中Rb/Sr比值的主控環境因素。研究過程中，團隊將氣溫、降水、輻射、土壤濕度等86項環境因子納入模型輸入體系，通過多輪建模與交叉驗證，逐步篩選出關鍵影響變量，最終揭示出Rb/Sr比值與春季至夏初氣溫之間的緊密關聯。結果表明，該比值與3月、5月及6月的溫度呈現高度相關性。這一發現證實，Rb/Sr比值具有重建中亞干旱區季節氣溫的潛力。

圖1?研究區表土?相關剖面/鉆孔的地理位置與氣候條件

在現代土壤Rb/Sr比值與氣候要素關系研究的基礎上，團隊進一步選取新疆伊犁盆地塔勒德與昭蘇黃土剖面（圖1）的Rb/Sr比值數據進行綜合集成分析，重建了該區域過去7萬年的春夏氣溫變化歷史。重建結果顯示：MIS4（深海氧同位素第4階段, 70-57 ka）與MIS3b（54-44 ka）為研究時段內的氣溫低谷期；約12.5 ka（千年）時氣溫達到峰值，此后在全新世早中期呈現逐步下降趨勢。這一溫度變化記錄與天山、青藏高原東北部湖泊沉積所揭示的溫度演變規律基本一致（圖2）。尤為值得關注的是，從MIS3a（44-32 ka）到MIS2（32-12 ka），研究區出現了顯著的增溫趨勢，對比發現這一現象與北熱帶印度洋海表溫度上升及由此引發的哈德萊環流調整存在密切關聯。該證據表明，中亞地區的氣候演變不僅受高緯度冰量變化和軌道尺度輻射強迫的控制，還深度受到低緯度海洋熱狀況的調節作用（圖3）。

圖2 過去7萬年亞洲中緯度古溫度記錄對比?

圖3 中亞東北部集成的Rb/Sr溫度序列與區域及全球對比

本項研究提出了Rb/Sr比值在中亞東北部黃土中可作為古溫度的新解釋，為理解干旱區氣候—環境動力學過程提供了全新視角。不過，當前認識仍屬于初步階段，在未來的古氣候重建應用中，還需通過多角度、多維度的驗證工作進一步完善，以提升該指標的可靠性與適用性。

相關研究成果已于近期發表于Quaternary Science Reviews。論文第一作者為碩士研究生王燕萍，通訊作者為宋友桂研究員。合作者分別來自伊朗霍爾木茲甘大學、浙江師范大學、福建師范大學以及中國科學院西寧鹽湖研究所。本研究得到了國家自然科學基金（項目編號：42372220、42172207、42472254）與嶗山實驗室科技創新項目（項目編號：LSKJ202203300）的資助。

Wang, Y., Song Y., Li, Y., Gholami, H., Wei. H., Zeng. M., Chen, X., Han, L., 2025. New Interpretation of the Rb/Sr Ratio of the Ili Loess, Northeastern Central Asia. Quaternary Science Reviews 368: 109549. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2025.109549