全新世以來（約1萬年前至今）全球氣溫如何變化？現(xiàn)今的氣候變暖是否已達到1萬年來最溫暖的程度？回答這些問題主要有兩個途徑——地質(zhì)記錄與古氣候模擬。集成的地質(zhì)記錄顯示，在早中全新世（距今 9000-6000年）有一個大暖期，其后溫度逐漸下降，至工業(yè)革命再次變暖（Marcott et al., 2013）；而古氣候模擬揭示全球年均溫在過去1萬年來持續(xù)上升（Liu et al., 2014）。目前，學術(shù)界對全新世氣溫的變化過程、機制和記錄-模擬差異的原因尚未達成共識，稱之為“全新世溫度謎題”（Holocene temperature conundrum）。爭論焦點之一是地質(zhì)記錄中氣候代用指標是否存在季節(jié)性偏差，即地質(zhì)記錄重建的溫度是不是反映真實的年溫度信號？是否主要受夏季溫度控制？由于缺少過去1萬年來不同季節(jié)溫度演化過程的記錄和認識，難以評估和回答不同季節(jié)溫度對年溫度貢獻的問題。因此，尋找對季節(jié)性氣候敏感的量化指標和連續(xù)的記錄是解疑這一謎題的突破點。

中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所副研究員董亞杰、研究員吳乃琴、副研究員李豐江、研究員呂厚遠，以及云南師范大學教授沈才明等，選用揭示季節(jié)性變化方面具有獨特優(yōu)勢的陸生軟體動物（蝸牛）為研究對象，系統(tǒng)采集了中國北方約1000公里梯度范圍內(nèi)的表土蝸牛組合樣品和2萬年來黃土剖面的蝸牛化石樣品（圖1），建立了東亞最豐富的現(xiàn)代陸生蝸牛-氣候參數(shù)數(shù)據(jù)庫與全新世蝸?；瘶悠穾?。

研究顯示：（1）利用現(xiàn)代陸生蝸牛-氣候環(huán)境數(shù)據(jù)庫進行典型對應(yīng)分析表明，年溫度和季節(jié)性氣候參數(shù)是蝸牛群落主要的控制因子，顯著性檢驗揭示出蝸牛組合是定量重建過去年溫度和季節(jié)性氣候參數(shù)的可靠指標。（2）基于區(qū)域加權(quán)-加權(quán)平均偏最小二乘法（LW-WAPLS），建立了蝸牛組合-年均溫/春夏秋冬季節(jié)溫度定量轉(zhuǎn)換函數(shù)，將這一轉(zhuǎn)換函數(shù)應(yīng)用到黃土剖面的蝸牛化石記錄中、重建了2萬年來黃土高原年均溫和四季季節(jié)溫度的變化過程（圖2），重建結(jié)果表明無論是獨立重建的年均溫還是四季算術(shù)平均的溫度在~9 000-4 000年期間均存在大暖期，隨后在中晚全新世溫度降低（圖3）。（3）利用方差貢獻方法，揭示全新世夏季、冬季溫度對年均溫的貢獻顯著高于春、秋季溫度的貢獻，不存在地質(zhì)記錄中年均溫度變化趨勢只受控于夏季溫度變化的結(jié)果。

該工作建立了無脊椎動物群落量化季節(jié)性氣候參數(shù)的研究方法，揭示了東亞地區(qū)全新世以來陸地季節(jié)溫度和對年均溫貢獻的變化過程，探明了代用指標的季節(jié)性偏差并不是地質(zhì)記錄-模型不一致的主要原因，為解疑“全新世溫度謎題”、評估氣候模型的可靠性提供了重要參考。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）的支持。

圖1.中國北方表土蝸牛組合樣品采集點和黃土蝸?；瘶悠伏c分布

圖2.蝸牛組合轉(zhuǎn)換函數(shù)定量重建的2萬年來黃土高原季節(jié)溫度變化過程

圖3.黃土蝸?；涗浀?萬年來年均溫變化與氣候模擬記錄的對比

來源：中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所