棺木年轮看千年气候！《科学》关注南大团队创新发现

近日，南京大学地理与海洋科学学院杨保教授团队的研究成果获得国际权威学术期刊《科学》（Science）新闻版块的关注。《科学》期刊以《古代棺木年轮为洞悉地球过去提供线索》（“Tree rings from ancient coffins offer clues to Earth’s past”）为题，对该成果进行了专题报道。

图1 报道原文截图

报道开篇以杨保教授团队近期发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的研究为切入点，指出棺木年轮在气候历史重建中具有不可替代的价值。文中以生动笔触写道：“墓中或藏金币，壁上或饰华章，而最令杨保教授关注的，却是棺椁所用的木材。”

图2 树干横截面的年轮

报道指出，棺木是获取高分辨率年轮数据的重要载体。其年轮信息不仅可用于遗址的精确定年，更能反演树木生长时期的区域环境与气候特征。杨保教授团队在PNAS发表的研究，通过系统分析棺木年轮，重建了公元前270年至公元77年间中国北方的气候状况，发现该时期年降水量较现代高出18%–34%。这种湿润气候可能为西汉边疆向现今荒漠区域的扩张提供了自然条件。研究第一作者、团队成员秦春博士强调：“因历史上森林砍伐与长寿活树的稀缺，现存棺木已成为获取区域环境演变高分辨率记录的关键来源。”

图3 解码树轮中的年际气候信号

报道还提及团队成员赵业思博士在中国东部地区的棺木样本收集及长年表构建工作。近期工作重点是针对中世纪气候异常期建立精准年代框架，揭示该时期水文气候变率特征，进而辨识人类活动与自然变率对区域水文气候变化的影响。杨保教授补充指出“该研究也将为理解长期气候格局对中国历史社会兴衰的影响提供新视角”。

图4 棺木年轮样本

本报道充分肯定了团队在利用棺木年轮突破传统气候重建时空局限方面所取得的创新成果，彰显了该研究在应对气候变化与人类活动交互作用等前沿科学议题上的重要探索价值。

成果简介

在全球变暖背景下，亚洲夏季风北缘降水变化预测仍存在较大不确定性。秦–西汉时期气候温暖，与现代暖期具有可比性，为理解暖期水文气候变化与社会发展的关系提供了理想的历史相似型。然而，现有树轮水文气候重建结果在季风边缘区尚存分歧，尤为关键的是，作为秦–西汉政治核心区的关中及其邻近地区，目前尚无可靠的高分辨率气候记录，这一资料盲区严重制约了对该时期气候–社会关系的深入理解。

本研究首先聚焦于树轮材料的获取与年表构建。团队在甘肃省白银市靖远县黄湾汉墓（邻近秦–西汉政治中心）采集到棺木样本，经测年分析确认属于秦–西汉时期，并通过木材解剖特征鉴定为油松。根据历史文献中棺木用材源自哈思山的记载，团队进一步在该地采集现代油松活树样本，从而构建可用于对比的古–今序列。

图5 树轮采样点

本研究采用碳、氧稳定同位素与树轮宽度等多重代用指标，结合转换函数与生长过程模型反演，定量重建了秦–西汉时期的降水变化。多源证据一致表明，该时期区域年降水量较现代观测值高出18%–34%。据此推断，当时亚洲夏季风边缘区可能较现今向西北推进了约60–100公里。

图6 基于黄湾汉墓（270–77 BCE）和现代油松（1751–2015 CE）的树轮宽度、碳氧稳定同位素年表（A）及其统计分布特征（B）

图7 秦–西汉时期与1751 CE以来区域降水变化对比

根据文献与考古资料记载，秦–西汉时期河西地区湖泊广布，关中平原出现大规模水稻种植，物候顺序曾发生调整（如先“谷雨”后“清明”），屯田政策广泛推行，人类聚落也呈现向西北迁移的趋势。本研究为该时期农业拓展与人口迁移提供了明确的暖湿气候背景，表明适宜的水热条件显著扩大了可耕土地，促进粮食增产与农业丰收，从而支撑了秦‑西汉时期的社会经济发展与繁荣。

图8 秦–西汉时期不同降水情景下（年降水量较现代增加18%至34%）农牧交错带（以400毫米等降水量线为例）的迁移幅度及其影响

秦–西汉时期的温暖湿润气候可作为理解中国北方未来气候变化的潜在历史相似型，对区域适应策略制定具有重要参考价值。自1987年以来，西北干旱区已呈现显著暖湿化趋势，配合大规模生态建设工程，区域水文与生态状况明显改善，表现为径流量增加、湖泊水位回升及沙尘暴频率下降。近期研究证实这一暖湿化趋势仍在持续，未来或类似秦-西汉气候，从而有利于植被覆盖度的提升与生态系统的恢复。

论文信息

相关研究成果以“Persistent humid climate favored the Qin and Western Han Dynasties in China around 2,200 y ago”为题发表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（简称PNAS）上。南京大学杨保教授博士生秦春（中国科学院西北生态环境资源研究院高工）是本文的第一作者，杨保教授与挪威奥斯陆大学Nils Chr. Stenseth教授为本文共同通讯作者。参与该项工作的还有来自德国、英国、美国、瑞典、俄罗斯、捷克、瑞士、奥地利的国际知名教授及国内著名专家。该成果受国家自然科学基金项目（Grant Nos. 42130511, 42488201）资助。

来源：地理与海洋科学学院 科学技术研究院

编辑：涂亚玲 崔静宜

责编：郭安康 王雪纯