20世纪70年代以来，东亚夏季风强度持续减弱、季风雨带逐渐南移，从而导致我国北方干旱、南方洪涝。对于这一现象，学术界多归因于全球变暖。由于人类活动排放的温室气体还将不断增加，从而进一步加剧了人们对我国北方干旱化的担忧。这一干旱化是短暂的气候事件，还是全球变暖触发的长期干旱化的开始？研究古增温过程中季风雨带的变化是回答这一问题的有效途径。 

地质地球所新生代地质与环境研究室的杨石岭研究员、丁仲礼院士及其合作者经过长期的野外调查，对黄土高原末次冰盛期以来的20多个黄土-古土壤剖面进行了系统研究，通过¹⁴C年代和土壤有机质碳同位素等分析重建了最近2万年来C₄植被（光合作用初级产物为四碳化合物的草本植物）的时空变化。结果显示，从末次冰盛期至全新世暖期，黄土高原C₄植被显著增加；从西北至东南，无论冷期还是暖期C₄植被均逐渐增加（图1）。C₄植物生理学特征和黄土高原水热配置分析显示，C₄植被和温暖季节的降水密切相关，C₄植被增加指示了季风降水增加。 

图1  末次冰盛期（LGM）和中全新世（mid-Holocene）黄土高原C₄植被生物量（%）和现代温暖季节（5-9月）降水（mm）分布，粉色等值线代表了10-20%的C₄生物量

进一步分析发现，黄土高原C₄植被生物量等值线呈东北-西南向分布，和现代降水量等值线非常一致（图1）。因此，C₄生物量等值线的移动可以有效指示古季风雨带的位置变化。末次冰盛期时，黄土高原东南部的C₄生物量为10-20%，而在全新世温暖期，该等值线（10-20% C₄生物量）出现在黄土高原西北部，空间移动幅度达300km以上（图2）。这一结果表明，全球变暖导致东亚夏季风雨带向西北方向推进。据此可以推断，如果全球增温持续下去，季风雨带目前南撤的趋势将会发生根本逆转，长时间尺度上一定会向北推进，从而使我国北方的降水显著增加。 

图2  末次冰盛期（LGM）和中全新世（mid-Holocene）10-20% C₄生物量等值线位置变化：从末次冰盛期至全新世，夏季风雨带向西北方向至少推进了300 km

该研究成果为评估全球变暖对我国北方气候和生态脆弱带的影响提供了科学依据。该成果于2015年10月12日在线发表（Early Edition）在国际知名学术期刊《美国科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，简称PNAS）（Yang et al. Warming-induced northwestward migration of the East Asian monsoon rain belt from the Last Glacial Maximum to the mid-Holocene. PNAS, 2015, doi:10.1073/pnas.1504688112）。 

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