亚洲季风区以全球不到十分之一的陆地面积，承载了世界过半人口，其气候变化深刻影响着区域民生与社会经济发展。系统揭示该区域在年代际、百年及轨道尺度上的气候变化规律，是地球科学的前沿课题。然而，现代气象观测网络至20世纪中叶方具规模，长期连续的仪器观测资料极为匮乏，制约着相关研究。所幸，广袤喀斯特地貌中保存完好的石笋，以其精确的氧同位素记录，为重建古气候提供了重要的“地质档案”与“编年工具”。
然而，关于亚洲石笋氧同位素记录究竟指示何种气候信号，至今争议未休。尤为引人注目的是，尽管亚洲季风区降水的空间分布差异显著，但在全新世及更新世尺度上，各地石笋氧同位素记录却呈现出高度的一致性。这种降水的“空间异质性”与石笋记录的“区域一致性”的明显冲突，正促使学界重新审视石笋记录中的气候密码。
围绕这一科学谜题，中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队余武生研究员，联合美国俄亥俄州立大学Lonnie Thompson教授、清华大学陈德亮教授、西安交通大学程海教授等合作者，基于横跨中国东海岸至印度西海岸的亚洲季风区东西断面观测数据（图1），系统剖析了该断面上降水氧同位素的时空分布特征，并深入探讨了其变化机制。
研究表明，季风期前（2—5月）的降水氧同位素以~98°E为界呈现“西高东低”之势，且东亚季风区的降水氧同位素低值从2月至5月逐渐向西扩展或迁移。进入季风期（6–9月），观测格局与前期形成鲜明对比，演变为两端高、中间低的典型“V”型空间分布（图2a）。既有研究认为，该区域降水氧同位素的空间格局主要受南亚季风水平水汽输送控制。然而，本研究的观测结果与“南亚季风平流水汽导致降水氧同位素自西向东单调递减”这一预期格局不符，表明平流水汽输送并不能完整解释该断面降水氧同位素的复杂变化。这意味着，除平流水汽输送外，还有其他重要因素在起作用。因此，研究思路须从水平水汽输送转向垂直动力过程，重新审视亚洲季风区降水氧同位素变化的驱动机制。
研究发现，该断面降水氧同位素低值的随时间西移趋势，与断面上增强的大气上升流逐渐西移的轨迹高度一致（图2b，2c）。据此，研究团队提出了“大气上升流”学说，从垂直视角揭示了大气上升流是影响亚洲季风区降水氧同位素变化的重要因素。
进一步分析表明，热带辐合带、印太暖池和西太平洋副热带高压的季节性协同演变，共同驱动了该区域逐渐增强的大气上升流自东向西移动，进而造就了断面上降水氧同位素迥异的季节空间模态（图3）。鉴于区域内石笋氧同位素记录能够忠实地捕捉降水氧同位素信号，大气上升流便成为影响亚洲石笋氧同位素变化的重要因素，这意味着石笋等古气候档案主要表征的是大气上升流强度的历史变化信息。
该研究跳出传统侧重水平视角的解释框架，转而从垂直动力学角度切入，为亚洲季风区石笋氧同位素记录的解读提供了新的维度。这一结果提示，未来在深化亚洲气候变化的研究中，需要将大气上升流这一关键动力因子纳入综合考量体系。
图1 研究区域降水观测站点分布与多年平均降水氧同位素的季节变化
（绿色圆点为核心站点，黄色圆点为辅助站点）
图2 亚洲季风区东西断面核心站点降水氧同位素的空间分布模态及该断面大气上升流的季节变化
图3 亚洲季风区东西断面降水氧同位素变化驱动机制示意图
该成果以“Reinterpreting precipitation isotope records from Asian monsoon region through the hidden role of atmospheric updraft”为题，9月11日在线发表。中国科学院青藏高原研究所张转霞博士为论文第一作者，余武生研究员为通讯作者。该研究获得了第二次青藏高原综合科学考察研究等项目资助。
