中亞干旱區(qū)受西風(fēng)、季風(fēng)等多系統(tǒng)大氣環(huán)流的綜合影響，區(qū)域氣候環(huán)境驅(qū)動過程呈現(xiàn)顯著的時空異質(zhì)性，這使得傳統(tǒng)古環(huán)境代用指標(biāo)在該區(qū)域的適用性亟待進一步深入評估。在東亞季風(fēng)區(qū)的黃土高原，黃土中的銣/鍶比值（Rb/Sr）已被廣泛用于反映風(fēng)化強度，進而指示東亞夏季風(fēng)的強弱變化。然而，在中亞干旱區(qū)，這一指標(biāo)的古環(huán)境指示意義仍不明確，制約了對該區(qū)域氣候演變過程的精準(zhǔn)解析。

針對這一科學(xué)問題，地球環(huán)境研究所黃土與古氣候研究團隊聯(lián)合國內(nèi)外學(xué)者，創(chuàng)新運用機器學(xué)習(xí)技術(shù)（包括隨機森林與偏最小二乘回歸模型），對中亞東北部伊犁盆地的78個現(xiàn)代土壤樣品（圖1）展開研究，試圖解析現(xiàn)代土壤中Rb/Sr比值的主控環(huán)境因素。研究過程中，團隊將氣溫、降水、輻射、土壤濕度等86項環(huán)境因子納入模型輸入體系，通過多輪建模與交叉驗證，逐步篩選出關(guān)鍵影響變量，最終揭示出Rb/Sr比值與春季至夏初氣溫之間的緊密關(guān)聯(lián)。結(jié)果表明，該比值與3月、5月及6月的溫度呈現(xiàn)高度相關(guān)性。這一發(fā)現(xiàn)證實，Rb/Sr比值具有重建中亞干旱區(qū)季節(jié)氣溫的潛力。

圖1?研究區(qū)表土?相關(guān)剖面/鉆孔的地理位置與氣候條件

在現(xiàn)代土壤Rb/Sr比值與氣候要素關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，團隊進一步選取新疆伊犁盆地塔勒德與昭蘇黃土剖面（圖1）的Rb/Sr比值數(shù)據(jù)進行綜合集成分析，重建了該區(qū)域過去7萬年的春夏氣溫變化歷史。重建結(jié)果顯示：MIS4（深海氧同位素第4階段, 70-57 ka）與MIS3b（54-44 ka）為研究時段內(nèi)的氣溫低谷期；約12.5 ka（千年）時氣溫達到峰值，此后在全新世早中期呈現(xiàn)逐步下降趨勢。這一溫度變化記錄與天山、青藏高原東北部湖泊沉積所揭示的溫度演變規(guī)律基本一致（圖2）。尤為值得關(guān)注的是，從MIS3a（44-32 ka）到MIS2（32-12 ka），研究區(qū)出現(xiàn)了顯著的增溫趨勢，對比發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象與北熱帶印度洋海表溫度上升及由此引發(fā)的哈德萊環(huán)流調(diào)整存在密切關(guān)聯(lián)。該證據(jù)表明，中亞地區(qū)的氣候演變不僅受高緯度冰量變化和軌道尺度輻射強迫的控制，還深度受到低緯度海洋熱狀況的調(diào)節(jié)作用（圖3）。

圖2 過去7萬年亞洲中緯度古溫度記錄對比?

圖3 中亞東北部集成的Rb/Sr溫度序列與區(qū)域及全球?qū)Ρ?/p>

本項研究提出了Rb/Sr比值在中亞東北部黃土中可作為古溫度的新解釋，為理解干旱區(qū)氣候—環(huán)境動力學(xué)過程提供了全新視角。不過，當(dāng)前認(rèn)識仍屬于初步階段，在未來的古氣候重建應(yīng)用中，還需通過多角度、多維度的驗證工作進一步完善，以提升該指標(biāo)的可靠性與適用性。

相關(guān)研究成果已于近期發(fā)表于Quaternary Science Reviews。論文第一作者為碩士研究生王燕萍，通訊作者為宋友桂研究員。合作者分別來自伊朗霍爾木茲甘大學(xué)、浙江師范大學(xué)、福建師范大學(xué)以及中國科學(xué)院西寧鹽湖研究所。本研究得到了國家自然科學(xué)基金（項目編號：42372220、42172207、42472254）與嶗山實驗室科技創(chuàng)新項目（項目編號：LSKJ202203300）的資助。

Wang, Y., Song Y., Li, Y., Gholami, H., Wei. H., Zeng. M., Chen, X., Han, L., 2025. New Interpretation of the Rb/Sr Ratio of the Ili Loess, Northeastern Central Asia. Quaternary Science Reviews 368: 109549. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2025.109549