全新世作为与人类文明演化紧密联系的一个典型间冰期，其气候长期演化趋势及其动力机制一直以来都是人们关注的重点。厘清全新世气候不同时间尺度气候演化机理对理解过去和预估未来气候有着重要的科学意义。然而，在地质记录相对较丰富的东亚区域，降水记录重建及其机理解释仍存在较大不足和分歧。比如，东亚区域全新世降水峰值是在早全新世还是中全新世，或者是其他时段，其长期演化趋势动力机制等这些关键问题仍未得到解决。

　　最近，中科院地球环境研究所李新周正研级高级工程师及其合作者，利用公共地球系统模式(The Community Earth System Model, CESM)，分别开展了有（DV）、无（nDV）动态植被的两组全新世瞬变数值模拟试验。DV试验结果表明：在太阳辐射和温室气体共同驱动下，东亚区域全新世地表植被发生明显更替，即自中全新世以来，中国北方喜暖喜湿（如温带落叶阔叶林）和高寒植被逐渐退出中国北方，取而代之的是喜旱喜温（如北方针叶常绿林）植被扩张，与地质记录（孢粉等）一致（图1）。对比有、无动态植被瞬变试验结果认为，动态植被长期演化及其反馈是引起中国北方中全新世降水出现峰值及其之后呈显著下降趋势（图2c）的主要控制因子。

　　 

　　图1 全新世温带落叶阔叶林（TempBDT）、北极草（ArcticC3）和北方针叶常绿林（BorealNET）动态演化特征。

　　能量平衡分析认为，地表植被改变引起地表感热通量持续增加，是导致中全新世（约7.8kyr BP）以来中国北方降水呈显著下降趋势的主要原因。中全新世以来地表植被动态异常，吸收更多太阳辐射，植被蒸腾增加，从而使得地表感热通量持续增加，导致对流层底层大气稳定度持续增加，垂直上升气流持续减弱，降水持续减少。而无动态植被（nDV）瞬变试验未模拟出与地质记录吻合的降水下降趋势（图2d）。但有、无动态植被的全新世瞬变试验均显示东亚夏季风早全新世以来呈明显下降趋势，与北半球夏季太阳辐射同步。另外，之前多项研究发现仅有地球轨道强迫时，太阳辐射变化可引起早全新世以来东亚区域降水显著下降趋势，但当综合考虑太阳辐射和温室气体（nDV瞬变试验）时，降水趋势消失（图2d）。可见，动态植被长期演化及其反馈是中国北方全新世降水长期演化的主要影响因子，而东亚夏季风次之。

　　 

　　图2 全新世降水。a. 地质记录（岱海、公海及巴彦查干）重建降水序列；b. 董哥洞石笋氧同位素序列；c. 有动态植被瞬变试验（DV）输出的中国北方（右列图中红色方框）年、夏季降水序列；d. 无动态植被瞬变试验（nDV）输出的中国北方年、夏季降水序列；e. 全新世公海重建降水序列与DV试验降水相关分布；f. DV输出全新世年降水线性趋势分布；g. nDV输出全新世年水线性趋势分布。

　　该研究成果于2022年10月30日在线发表在Communications Earth & Environment上：Li, X., Liu, X., Pan, Z. et al. Orbital-scale dynamic vegetation feedback caused the Holocene precipitation decline in northern China. Commun Earth Environ 3, 257 (2022). https://doi.org/10.1038/s43247-022-00596-2. 该研究受到科学院先导专项（XDB40030100、XDA20070103、XDB26000000）、自然科学基金重大项目（41991254）和自然资源部海洋地质与成矿作用重点实验室开放基金联合资助。

　　原文链接及下载地址：https://doi.org/10.1038/s43247-022-00596-2； https://www.nature.com/articles/s43247-022-00596-2.pdf.