郭正堂等-PPP：亚洲季风轨道尺度变率的动力机制新解释

在轨道时间尺度上，亚洲季风系统对日照量、全球冰量及大气温室气体浓度等强迫因素敏感响应，是理解过去气候变化动力学的关键。然而，目前学术界对亚洲季风轨道尺度变率及其动力机制仍存在较大争议。不同地质记录揭示的周期、幅度和相位特征差异显著，催生了多种机制解释。

中国科学院地质与地球物理研究所郭正堂院士等系统梳理了多种类型记录（黄土、石笋、湖泊和海洋沉积；图1）所反映的季风变率特征及数值模拟结果，提出了“双路径(2P)概念模型”（图2）。该模型不仅能够调和不同记录之间看似矛盾的周期与相位特征，还能合理解释低纬与高纬气候信号在季风记录中的叠加现象，为深入开展季风动力学的数据-模式综合研究提供了一个可供检验的新概念框架。

图1 亚洲陆地季风区与代表性地质记录分布图 图2 轨道尺度亚洲季风双路径(2P)概念模型示意图

模型的核心要点如下：

1. 双强迫路径：轨道时间尺度上季风强度变化主要由两条强迫路径构成——低纬夏季日照量变化直接驱动的“日照量路径”(Pins)和冰期-间冰期旋回调节的“冰量影响路径”(Pice)。季风演化包含约10万年、约4万年和约2万年周期，其中前两者主要受冰盖控制，后者是低纬夏季日照量与高纬冰盖约2万年信号复合的结果。

2. 快速响应：季风环流(包括季风降水)对两类驱动因子均表现为快速响应，无明显滞后。

3. 半球相位关系：日照量路径在南北半球几乎呈反相位关系；而冰量影响路径受米兰科维奇规律制约，在南北半球大致同相位，二者共同决定了两半球季风的变率特征。

4. 复合相位：日照量路径(与岁差极小值同相位)与冰量影响路径(滞后岁差4.8千年)的权重竞争，决定了季风的总体相位特征。亚洲季风相对岁差滞后2–3千年，本质上是“复合相位”，不代表季风对任一单因子驱动的真实滞后或超前。

5. 两极冰盖不对称演化的作用：轨道尺度上两极冰盖的不对称演化对北半球季风影响显著。“南极大冰盖—北极小冰盖”情景显著增强北半球季风，反之则减弱。

从作用机制看，数值模拟表明，日照量路径主要通过感热调控的海-陆热力差异起作用；冰量影响路径可能涉及多种机制，包括大气持水能力、热带海表温度变化、海平面波动(海岸线距离变化)、大气二氧化碳浓度以及青藏高原热力状况等。

双路径(2P)概念模型不仅可解释亚洲季风的轨道尺度变率，也能解释非洲季风和南半球季风的诸多特征，对全球季风具有一定的普适性，从而为轨道尺度季风变化的动力机制提供了新解释，也为融合长期以来存在分歧的代用记录解释提供了整合路径(图2)。该模型仍需通过瞬变气候模拟、同位素示踪模拟及更多区域记录集成来加以检验和完善，可为亚洲季风轨道尺度动力学研究、多源古气候代用记录对比、古气候模拟及数据同化研究提供较清晰的、可检验的基本框架。

研究成果应邀发表于Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology创刊60周年钻石纪念专刊（郭正堂, 史锋, 谭宁. Orbital-scale Asian monsoon variability and its forcing mechanisms: A new conceptual model[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2026. DOI: 10.1016/j.palaeo.2026.113814 .）研究受国家自然科学基金基础科学中心项目(42488201)和第二次青藏高原综合科学考察研究专题(2024QZKK0301)联合资助。