中亞地處歐亞大陸腹地，遠離海洋，加之溫度變化劇烈，已成為顯著的干旱區(qū)之一。研究中亞地質(zhì)歷史時期以來的水文氣候變化尤為重要，這有助于了解中亞的水文變化歷史，并為在全球變暖背景下預(yù)測這一地區(qū)未來降水趨勢提供參考。已有較多關(guān)于中亞全新世濕度重建的成果，而多數(shù)中亞全新世水文氣候記錄均來自中亞東部的我國新疆地區(qū)。這一區(qū)域目前的降水集中在夏半年，與中亞西部地區(qū)目前的冬半年降水模式形成對比。這引發(fā)了諸如降水季節(jié)性模態(tài)不同的中亞東西部地區(qū)過去的水文氣候變化是否同步、中亞地區(qū)何時經(jīng)歷過何種氣候危機以及對社會發(fā)展的影響等問題。

中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所極端氣候事件及影響團隊譚亮成課題組、中國科學(xué)院院士安芷生，聯(lián)合國內(nèi)外科研人員，對采自吉爾吉斯斯坦費爾甘納盆地的石筍樣品進行研究。該研究通過集成石筍氧、碳同位素和Sr/Ca比值指標(biāo)，構(gòu)建了過去7800年中亞西部地區(qū)高精度測年、高分辨率水文氣候記錄。研究顯示，自中全新世以來，中亞西部地區(qū)呈現(xiàn)出逐漸變干的趨勢。這與當(dāng)?shù)乜脊胚z址數(shù)量減少一致，亦與冬季降水主導(dǎo)的西亞和東地中海地區(qū)的石筍、湖泊和泥炭等地質(zhì)生物記錄中指示的降水減少現(xiàn)象相符。而位于中亞東部的黃土、泥炭和孢粉等記錄指示全新世長期的增濕趨勢，這與西部地區(qū)的長期干旱形成對比。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，這一差異歸因于中亞地區(qū)冬季和夏季西風(fēng)急流對季節(jié)性太陽輻射的不同響應(yīng)方式。全新世以來，北半球夏季日照減少，夏季西風(fēng)急流在中亞上空加強并向南移動，導(dǎo)致以夏半年降水為主的中亞東部地區(qū)降水增加。相反，在以冬季降水為主的中亞西部地區(qū)，受北半球冬季日照增加的影響，冬季西風(fēng)急流向北移動并伴隨著溫度上升，使得地中海風(fēng)暴活動減少，減少了向中亞地區(qū)的水汽輸送，導(dǎo)致該地區(qū)冬季降水和積雪減少。這暗示著未來隨著冬季太陽輻射的持續(xù)增加和全球變暖，中亞西部到西亞這一地區(qū)可能面臨降水持續(xù)減少的威脅。

進一步，該研究通過對中亞西部干濕記錄的分析發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)1400年、50-70年和20-30年的周期，可能與北大西洋的氣候波動相關(guān)，表明中亞氣候變化與全球氣候系統(tǒng)存在聯(lián)系。其中，百年-年代際尺度的干旱事件對該地區(qū)歷史和社會乃至跨歐亞文化交流產(chǎn)生了影響。例如，距今5180-5820年的超級大旱事件阻礙了中亞文化的擴張并延遲了沿史前絲綢之路綠洲通道的文化交往。大旱災(zāi)后，降水的逐漸恢復(fù)促進了中亞青銅時代文明的繁榮即巴克特里亞-馬爾吉亞納文明的興起，并導(dǎo)致歐亞草原上的游牧民族向南遷移。此外，橫跨亞非歐三大洲的波斯帝國的興盛，恰好對應(yīng)這一區(qū)域的氣候濕潤期。

該工作提供了中亞西部地區(qū)過去7800年精細的水文氣候背景，對探討該地區(qū)新石器時代以來的文化變遷具有積極意義。同時，該研究揭示的中亞東西部地區(qū)之間由軌道驅(qū)動的不同降水變化趨勢，有助于改進對這一生態(tài)脆弱區(qū)域未來氣候變化的預(yù)測模型。

近期，相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項等的支持。