地球環(huán)境研究所提出植被校正地表溫度獲取全新世氣溫的方法框架

絕大多數(shù)地質(zhì)材料（如黃土）主要記錄的是陸地或海洋表面的溫度變化，而非我們通常關(guān)注的近地表氣溫。與海洋相比，陸地多變的地表?xiàng)l件和復(fù)雜的陸-氣相互作用可能導(dǎo)致二者變化趨勢的不同。因此，受地表微環(huán)境影響的重建的地表溫度變化可能會(huì)表現(xiàn)出更強(qiáng)的區(qū)域性特征，這給跨區(qū)域以及代用指標(biāo)與模型之間的溫度比較帶來了巨大挑戰(zhàn)。

近期，地球環(huán)境研究所“極端氣候事件及影響”團(tuán)隊(duì)（EXCEIS），結(jié)合現(xiàn)代觀測，古溫度重建以及古氣候模擬等技術(shù)手段，量化了植被對(duì)全新世地表和大氣溫度變化差異的影響，并提出了植被校正地表溫度獲取全新世氣溫的方法框架。研究者首先利用對(duì)溫度敏感的細(xì)菌膜脂（brGDGTs）重建了黃土高原西部多哇剖面2.7萬年以來的地表溫度歷史，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域全新世整體呈降溫趨勢，這與現(xiàn)有氣候模型的“中全新世大暖期”理論以及古土壤發(fā)育特征存在矛盾。接著通過現(xiàn)代氣象數(shù)據(jù)，揭示了植被/土壤濕度是調(diào)節(jié)區(qū)域地表溫度和大氣溫度差異的關(guān)鍵因素，并量化了這些影響（圖1）。最后，根據(jù)現(xiàn)代過程結(jié)果，將區(qū)域過去的地表溫度轉(zhuǎn)化成大氣氣溫。結(jié)果顯示，氣溫在早全新世上升，中全新世達(dá)到最高，而晚全新世逐漸降溫（圖2）。這一三階段模式與全球氣候重建結(jié)果基本一致。本研究通過植被與水分反饋機(jī)制，調(diào)和了地表溫度與氣溫趨勢的分歧，對(duì)更好的闡明陸-氣熱力相互作用、優(yōu)化古氣候代用指標(biāo)與模型的對(duì)比具有重要意義。

該研究在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Global and Planetary Change上。盧紅選副研究員和柳中暉研究員為共同通訊作者，劉衛(wèi)國研究員和孫有斌研究員也做出了重要貢獻(xiàn)。此項(xiàng)工作受到中國科學(xué)院以及國家自然科學(xué)基金委的共同資助。

Hongxuan Lu*, Weiguo Liu, Huanye Wang, Xingxing Liu, Zeke Zhang, Shugang Kang, Yitao Liu, Zheng Wang, Weijuan Sheng, Xu Liu, Youbin Sun, Zhonghui Liu*. 2026. Inferring Holocene air temperatures from vegetation-corrected land temperatures, Global and Planetary Change, 257, 105266.https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.105266

圖1植被調(diào)控地表溫度變化

圖2?全新世地表溫度和大氣溫度脫耦