2020年4月，云南省高原地理过程与环境变化重点实验室李廷勇教授团队2018级硕士研究生吴尧同学作为第一作者，以“Variation of the Asian summer monsoon since the last glacial-interglacial recorded in a stalagmite from southwest China”为题，发表了末次间冰期以来亚洲夏季风演化以及岩溶区域水文条件变化的研究论文，该文章发表在国际SCI期刊《Quaternary Science Reviews》(2020年地球科学大类一区，TOP期刊，影响因子：3.803，5-Year IF: 4.878)。
北半球高纬地区和南半球的气候变化与亚洲季风之间存在密切联系；然而，关于南半球气候异常对亚洲季风的影响机制尚未十分清楚。印度夏季风(ISM)和东亚夏季风 (EASM) 作为亚洲夏季风 (ASM) 的重要组成部分，它们之间的相位关系和驱动因素受到了广泛关注。来自低纬度地区的古气候记录对于研究南北半球之间气候的相互作用及其对ASM的影响至关重要。此外，相对于石笋δ¹⁸O，石笋δ¹³C影响因素众多，大量亚洲季风区石笋记录很少就石笋δ¹³C的气候环境意义进行讨论。将石笋δ¹³C与δ¹⁸O相结合，探讨不同气候背景下δ¹³C的影响因素、变化过程及气候环境意义，对于古气候和区域环境重建具有重要意义。
        因此，为了重建末次冰期——冰间期期间ASM和区域水文条件的变化，加深对中国西南地区气候环境变化的认识；进一步探讨EASM与ISM之间的关系、季风演化控制机制，以及南北半球之间气候变化的联系等科学问题，李廷勇教授课题组通过对取自中国西南地区重庆羊子洞的一支生长连续、覆盖末次冰期——间冰期的石笋样品，利用58个高精度U-Th放射性同位素定年数据，以及1300对氧碳稳定同位素数据(δ¹⁸O，δ¹³C)，重建了3.6-118.1 ka BP期间亚洲夏季风和区域水文状况变化历史。研究结果表明：
(1) 轨道尺度上，ISM和EASM在末次冰期千年尺度上的气候突变事件具有同步关系。ASM受到北半球低纬度夏季太阳辐射和北半球高纬气候变化的影响，并且通过大尺度大气环流（马斯克林高压和索马里急流）与南极温度变化之间存在遥相关。

图1 羊子洞YZ1石笋(A) δ¹⁸O和(B) δ¹³C记录，红色圆点代表²³⁰Th测年点及其测年误差（2σ），灰色曲线代表30 ^o N夏季太阳辐射变化(Berger and Loutre, 1991)。新仙女木事件（YD），六次Heinrich (H事件) (Heinrich, 1988)以及25次D/O事件(Dansgaard et al., 1993)均在YZ1石笋δ¹⁸O记录中体现出来，并且石笋δ¹⁸O整体上响应于太阳辐射变化。特别注意，MIS 5d时石笋δ¹⁸O比MIS 2时还偏重。 D/O 22-20、14-9，以及MIS 3 – MIS 2时，δ¹⁸O呈阶梯式偏重
 
(2) 羊子洞石笋δ¹⁸O在MIS 5d期间比MIS 2期间偏正将近1.5‰，这种变化特征与亚洲季风区其他石笋记录有着显著差异，反映了ISM和EASM水分源同位素组成以及季风环流的动态变化。MIS 5d期间，北半球低纬度夏季太阳辐射弱于MIS 2，热带印度洋对流活动减弱，导致此时由印度洋输送到中国的水汽同位素富集；与此同时南印度洋海温升高，南半球Hadley环流减弱，最终削弱了ISM。
 
图2 千年和轨道尺度上，印度夏季风与东亚夏季风的同步变化，及其对南极温度变化的响应
 
 (3) 在MIS 3和MIS 5a期间，在全球冰量不断增加的背景下，在北半球夏季太阳辐射 (NHSI) 达到最大值后，由于NHSI逐渐减弱，ASM呈现“阶梯状”的趋势减弱，表明全球冰量和NSHI在千年和轨道时间尺度上共同调节ASM的变化。
 (4) 石笋δ¹³C可以反映ASM控制下区域生态环境的变化。YZ1石笋δ¹³C和δ¹⁸O的强共变特性是由共同的驱动因素造成的。NHSI和ASM通过影响区域水文条件和地表生物量、土壤CO₂产率等因素，最终决定了石笋δ¹³C的变化。末次冰期亚洲夏季风整体减弱，气温、蒸发量和降水量共同决定有效湿度的变化，但是在夏季风最弱的H1时期，石笋δ¹³C仍达到平均水平，指示当时相对温和的气候环境。

图3 去趋势分析的YZ1石笋δ¹⁸O和δ¹³C记录，两者显著正相关（r=0.47, p<0.01）
 
        作为重庆地区已发表的最长连续石笋记录，YZ1石笋δ¹⁸O具有强烈的23 ka岁差周期，反映了低纬度太阳辐射变化信号对ASM的强烈影响，为ASM的发展演变受到低纬度太阳辐射和大气环流的调控提供了新的证据。结合重庆金佛山羊口洞和武隆芙蓉洞的记录，利用重庆地区石笋记录重建ASM的工作从全新世延续到了20万年(Li et al., 2011, GCA; Li et al., 2014, CP; Han et al., 2016, QI; Zhang et al.,2017, QSR; Li et al., 2017, QR)。此外，结合长期的洞穴监测工作和野外调查，该研究小组在关于石笋δ¹⁸O信号意义(Chen and Li, 2018, JH; Zhang and Li, 2019, JH; 李廷勇, 2018, 第四纪研究)，石笋δ¹³C意义及其影响因素等方面也有相关进展(Li et al., 2012, SCES; Li and Li, 2018, AG; Li et al., 2018, JCKS)。
        全文链接为：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106261。本研究合作者包括台湾大学余采伦博士和沈川洲教授，以及西南大学李俊云副教授和陈朝军、张键、王涛、黄冉和肖思雅等硕士研究生同学。该工作得到了国家自然科学基金(No.41772170)，西南大学西南山地生态循环农业国家级培育基地项目(No：5330200076)以及中央高校基本科研业务费(No.XDJK2017A010)等的共同资助。