东亚季风降水的变化影响着全球20%人口的生存环境，定量评估不同幅度变暖背景下，尤其是巴黎协定提出的2℃变暖阈值背景下季风降水的变化已经成为急迫的科学和社会需求。

地质历史上温暖的间冰期是理解全球变暖背景下区域气候变化的重要参照。我国黄土高原的黄土-古土壤序列是过去季风气候变化的关键记录，基于黄土堆积开展东亚季风区古温度和古降水的定量化重建，评估温暖间冰期背景下季风降水对变暖过程的响应，是回答2.0°C变暖背景下季风降水变化这一科学问题的关键。

图1. 黄土高原地区180个现代土壤样品分布图和草滩黄土剖面位置图

为此，在郭正堂院士的指导下，中国地震局地质研究所高新勃副研究员，与中国科学院地质与地球物理研究所郝青振、旺罗和邓成龙等合作者一起，基于黄土高原地区180个现代土壤样品开展了现代过程研究，建立了黄土沉积的赤铁矿-古温度气候转换函数；并以甘肃会宁草滩地区105m厚的黄土沉积为研究对象，开展了过去80万年古温度和古降水的定量化重建；在此基础上，首次定量化评估了冰期-间冰期和间冰期两种变暖场景下季风降水的变化。主要认识进展有以下3个方面：

1、建立了黄土古温度定量化重建的赤铁矿转换函数 漫反射光谱方法获得的表土赤铁矿与气候参数的统计分析结果表明，黄土高原地区成壤来源赤铁矿主要受控于年均温度的变化，新建的赤铁矿-温度转换函数（图2B）为开展黄土古温度的定量化重建奠定了基础。

图2. 黄土高原地区180个现代土壤样品赤铁矿含量和频率磁化率空间分布等值线图及其与现代年均温度和年均降水之间的相关关系图

2、重建了黄土高原西部过去80万年古温度和古降水的演化历史 定量重建结果（图3）显示，与古降水记录不同，古温度记录在420 ka前后并没有显示出明显的阶段性变化，表明东亚季风区古温度和古降水的驱动因素可能有所不同。

图3. 草滩黄土剖面过去80万年古温度和古降水变化序列及其与全球古气候记录的对比

3、揭示出2.0 °C温度的增加将导致季风降水增加约100mm 统计分析结果（图4）表明，冰期-间冰期变暖场景下季风降水增加的幅度是间冰期变暖场景下的2倍左右。其原因是从冰期到间冰期变暖过程中，季风降水变化幅度也受到北极冰盖大幅度收缩引起的气候带向北移动、海平面升高等因素的影响，从而被高估。间冰期变暖场景的分析结果表明，未来增温2.0 °C将导致季风降水增加约100 mm。

图4. 冰期-间冰期与间冰期变暖场景下古温度与古降水的定量化关系图，A-C：冰期与间冰期所有温度和降水数据回归分析图；D-F：间冰期温度与降水回归分析图；G-K：冰期-间冰期（蓝色）与间冰期（橙红色）场景下温度升高1C引起的降水增加量

相关研究成果“Changes in monsoon precipitation in East Asia under a 2°C interglacial warming”近日发表在《Science Advances》杂志上（Volume 10，Issue 20）。国家自然基金委基础科学中心项目“大陆演化与季风系统演变” （41888101）为该研究成果的第一资助项目，同时该研究成果受国家自然基金委杰出青年科学基金项目（41625010）、青年科学基金项目（42007399）和中国科学院先导专项项目（XDB26000000）的共同资助。原文链接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adm7694