NC:南北半球热量不平衡调控全新世亚洲-澳大利亚季风演化

亚洲-澳大利亚季风系统是世界上最典型的跨赤道耦合季风系统。在季节尺度上，一个半球的冬季风通常可以通过跨赤道气流与另一个半球的夏季风耦合联系。但是，在轨道尺度的古气候演变中，这种跨赤道的季风耦合作用是否依然存在，目前尚缺乏有效证据。来自南半球澳洲大陆北部季风区高分辨率古气候记录的不足，是限制我们充分理解亚-澳季风动力机制的短板。前人研究曾尝试将中国石笋与南美石笋进行对比来解析两半球季风的演化，并提出轨道尺度低纬季风主要受太阳辐射调控的观点。但是，南美季风与亚洲季风并不隶属同一跨赤道季风系统，本身缺乏直接的动力联系，叠加石笋氧同位素季风指示意义的争议，让这一观点存在不确定性。

中国科学院地球环境研究所晏宏研究员团队，通过与澳大利亚学者的合作，从澳洲北部热带季风区Bromfield Swamp湖获取了长5.13米的沉积岩心，重建了过去13500年澳大利亚夏季风的变化。结果表明，早全新世11000年-7800年期间，澳大利亚夏季风呈减弱趋势，与南半球夏季太阳辐射增强的现象不匹配，暗示低纬太阳辐射并不是调控热带季风变化的唯一驱动因素。通过与北半球古气候记录的对比分析，研究团队提出，早全新世北半球冰盖撤退导致的东亚冬季风减弱，通过削弱跨赤道气流显著影响了澳洲夏季风的强度，这一结果为轨道尺度上两半球季风的跨赤道耦合联系提供了证据。

进一步的研究表明，亚洲和澳洲夏季风在全新世几乎是完全反向变化，这种耦合关系主要受到了两半球热量不平衡（Thermal Imbalance）的调控，可用温度梯度表征。早-中全新世，北半球高纬冰盖撤退，北半球变暖，热量赤道偏向北半球，ITCZ北移，亚洲夏季风增强，澳洲夏季风减弱；中-晚全新世，冰盖基本消退完毕，北半球夏季太阳辐射减弱，南半球夏季太阳辐射增强，热量赤道南移驱动ITCZ南移，亚洲夏季风减弱，澳洲夏季风增强。这一理论同样适用于新仙女木事件（YD），古气候记录集成结果显示，该时期亚澳季风区也大体呈北干南湿的空间模态，与北大西洋淡水注入导致AMOC减弱，北半球变冷，热量赤道南移相对应。

该研究不仅为轨道尺度两半球季风跨赤道耦合作用提供了实证，还明确提出两半球热量不平衡是调控季风的主要动力，太阳辐射只是导致两半球热量不平衡的一个因素，而不是全部。成果以“Modulation of inter-hemispheric temperature gradients on the Holocene Asian-Australian summer monsoon”为题发表于Nature Communications杂志。中国科学院地球环境研究所晏宏研究员为通讯作者，西安地球环境创新研究院石歌博士为第一作者。研究由来自中国、澳大利亚及印度尼西亚多家单位的国际团队合作完成，得到国家自然科学基金委、国家重点研发计划及黄土科学全国重点实验室项目资助。

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.

图1 澳大利亚北部季风区Bromfield Swamp采样点位置

图2 澳大利亚Bromfield Swamp多指标测试结果

图3 亚澳季风区记录对比

图4 亚澳季风区YD水文记录空间分布