发布时间：2026-09-03

文章标题：| QSR |王嘉川/西交大李强团队利用树轮δ18O揭示中国最北冻土区冻土融化缓释区域变暖

内容：

近日，西安交通大学全球环境变化研究院/人居环境与建筑工程学院李强教授团队，联合中国科学院地球环境研究所和邢台大学的科研人员，基于中国最北冻土区多个样点和树种的树轮δ¹⁸O序列，揭示了夏季水热条件对δ¹⁸O分馏中的主导作用（图1）。研究表明，树轮δ¹⁸O作为一种高度气候敏感且时间稳定的代理，能够有效反映该寒冷区域生长季节的最高温度和相对湿度，为区域气候条件的高分辨率重建提供了重要的潜力（图2）。研究结果显示，过去一个世纪以来，该地区的升温幅度明显低于北半球夏季的整体升温趋势，该现象主要归因于冻土区冻土融化过程中的潜热吸收效应，缓解了区域的温度升高（图3）。此外，研究还表明，研究区的水热条件变化主要受大尺度大气环流系统的调控，包括东亚夏季季风（EASM）、厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和北大西洋涛动（NAO）（图4）。这些发现加深了我们对该地区气候演变的理解。

本研究不仅提供了基于δ¹⁸O的夏季气候重建条件，这些条件在之前未被充分研究的中高纬度亚洲冻土区得到了验证，还揭示了20世纪中期气候转变的深远影响。此外，研究强调了冻土融化在缓解区域变暖中的关键作用，这一过程在寒冷地区气候动态中发挥着至关重要的作用。本研究为深入了解冻土区气候动态提供了新的科学依据，也为未来气候变化预测、生态系统适应性增强以及寒冷地区冻土保护提供了重要的理论支持。

研究结果总结：

1. 通过对中国最北冻土区兴安落叶松和樟子松的树轮δ¹⁸O年际变化进行分析，发现其在不同样点和树种间具有一致性。基于3个采样点的2种树种，建立了自1900年以来的树轮δ¹⁸O年际变化序列。研究发现，夏季最高温（与δ¹⁸O正相关）和相对湿度（与δ¹⁸O反相关）是影响δ¹⁸O分馏的主要气候因素，表明树轮δ¹⁸O具有定量重建该地区夏季温湿变化的强大潜力。

2. 基于1900年以来的树轮δ¹⁸O序列，表征研究区夏季温湿变化。结果表明，20世纪初至1950年代中期，研究区经历了冷湿化的转变；自1950年代末以来，气候则转向暖干化。与北半球夏季的温度记录相比，研究区的升温幅度显著较小，可能与冻土消融过程中潜热的吸收效应有关，缓释了该地区的变暖速度。

3.研究区树轮δ¹⁸O序列与EASM、ENSO以及NAO大尺度环流模式之间存在显著相关性，进一步揭示了这些大气环流模式在调控研究区水汽和气候变化方面的作用。

图1 研究区域概况与树轮δ¹⁸O序列。(a)研究区域在东亚的地理位置及主要水汽输送通道；(b)采样点和气象站的空间分布；(c) 1980-2023年DLH、BJC和BJD样点树轮δ¹⁸O的箱线图统计；(d) 1980-2023年DLH、BJC和BJD树轮δ¹⁸O序列及其序列间相关性；(e) 1900-1979年BJD树轮δ¹⁸O序列及序列间相关性；(f) 1900-2023年标准化树轮δ¹⁸O序列。

 

图2 1980-2019年间气象特征与气候–δ¹⁸O相关性分析。(a)月度气候模式；(b)气候变量的年际变化；(c)气候变量的年代际趋势；(d)树轮δ¹⁸O序列与气候变量的相关性分析。

图3 树轮δ¹⁸O序列推断的气候演化及其与北半球夏季温度序列和冻土融化深度序列的比较。(a) 1900-2023年树轮δ¹⁸O序列推断的温度和湿度的长期趋势；(b) 树轮δ¹⁸O序列与北半球器测夏季温度序列、北半球重建夏季温度序列、研究区夏季最高温度序列以及研究区冻土融化深度序列的比较。

图4树轮δ¹⁸O序列与大尺度大气环流指数的比较分析。(a) 1900-2023年树轮δ¹⁸O序列与20年低通滤波序列；(b) 1900-2018年EASM原始序列与20年低通滤波序列；(c) 1900-2023年6-8月Nino 3.4原始序列与20年低通滤波序列；(d) 1900-2023年6-8月NAO原始序列与20年低通滤波序列。

 

相关研究成果以题为《Tree-ring δ¹⁸O reveals thaw-buffered warming in northernmost permafrost regions of China》发表于地学领域知名期刊《Quaternary Science Reviews》（中科院二区TOP）。博士生王嘉川为论文第一作者，李强教授为通讯作者。研究得到国家自然科学基金项目(42173080, 42488201)、“三秦英才”特殊支持计划（2024STZZK04）、河北省自然科学基金项目（D2024108002）和西安交通大学青年拔尖人才项目的共同资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2025.109791