NC:南北半球熱量不平衡調控全新世亞洲-澳大利亞季風演化

亞洲-澳大利亞季風系統是世界上最典型的跨赤道耦合季風系統。在季節尺度上，一個半球的冬季風通常可以通過跨赤道氣流與另一個半球的夏季風耦合聯系。但是，在軌道尺度的古氣候演變中，這種跨赤道的季風耦合作用是否依然存在，目前尚缺乏有效證據。來自南半球澳洲大陸北部季風區高分辨率古氣候記錄的不足，是限制我們充分理解亞-澳季風動力機制的短板。前人研究曾嘗試將中國石筍與南美石筍進行對比來解析兩半球季風的演化，并提出軌道尺度低緯季風主要受太陽輻射調控的觀點。但是，南美季風與亞洲季風并不隸屬同一跨赤道季風系統，本身缺乏直接的動力聯系，疊加石筍氧同位素季風指示意義的爭議，讓這一觀點存在不確定性。

中國科學院地球環境研究所晏宏研究員團隊，通過與澳大利亞學者的合作，從澳洲北部熱帶季風區Bromfield Swamp湖獲取了長5.13米的沉積巖心，重建了過去13500年澳大利亞夏季風的變化。結果表明，早全新世11000年-7800年期間，澳大利亞夏季風呈減弱趨勢，與南半球夏季太陽輻射增強的現象不匹配，暗示低緯太陽輻射并不是調控熱帶季風變化的唯一驅動因素。通過與北半球古氣候記錄的對比分析，研究團隊提出，早全新世北半球冰蓋撤退導致的東亞冬季風減弱，通過削弱跨赤道氣流顯著影響了澳洲夏季風的強度，這一結果為軌道尺度上兩半球季風的跨赤道耦合聯系提供了證據。

進一步的研究表明，亞洲和澳洲夏季風在全新世幾乎是完全反向變化，這種耦合關系主要受到了兩半球熱量不平衡（Thermal Imbalance）的調控，可用溫度梯度表征。早-中全新世，北半球高緯冰蓋撤退，北半球變暖，熱量赤道偏向北半球，ITCZ北移，亞洲夏季風增強，澳洲夏季風減弱；中-晚全新世，冰蓋基本消退完畢，北半球夏季太陽輻射減弱，南半球夏季太陽輻射增強，熱量赤道南移驅動ITCZ南移，亞洲夏季風減弱，澳洲夏季風增強。這一理論同樣適用于新仙女木事件（YD），古氣候記錄集成結果顯示，該時期亞澳季風區也大體呈北干南濕的空間模態，與北大西洋淡水注入導致AMOC減弱，北半球變冷，熱量赤道南移相對應。

該研究不僅為軌道尺度兩半球季風跨赤道耦合作用提供了實證，還明確提出兩半球熱量不平衡是調控季風的主要動力，太陽輻射只是導致兩半球熱量不平衡的一個因素，而不是全部。成果以“Modulation of inter-hemispheric temperature gradients on the Holocene Asian-Australian summer monsoon”為題發表于Nature Communications雜志。中國科學院地球環境研究所晏宏研究員為通訊作者，西安地球環境創新研究院石歌博士為第一作者。研究由來自中國、澳大利亞及印度尼西亞多家單位的國際團隊合作完成，得到國家自然科學基金委、國家重點研發計劃及黃土科學全國重點實驗室項目資助。

Shi, G., Yan, H*., Zhang, W. et al. Modulation of inter-hemispheric temperature gradients on the Holocene Asian-Australian summer monsoon. Nat Commun (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-67951-7.

圖1 澳大利亞北部季風區Bromfield Swamp采樣點位置

圖2 澳大利亞Bromfield Swamp多指標測試結果

圖3 亞澳季風區記錄對比

圖4?亞澳季風區YD水文記錄空間分布