本报记者 张梅

自古丝绸之路贯通以来，中亚便成为东西方文明交流的重要十字路口。张骞、法显、玄奘从长安出发，沿着古丝绸之路书写了一段段中国与中亚国家友好交往的历史。

如今，中亚地区面临着严峻的生态环境挑战。“地处欧亚大陆腹地的中亚，远离海洋，加之温度变化剧烈，已成为全球最为显著的干旱区之一。”4月9日，中国科学院地球环境研究所谭亮成研究员介绍，随着全球气候变暖加速，该区域面临冰川融化加速、湖泊缩小和水资源短缺等严峻挑战，其中咸海的缩小更是被称为“地球上最严重的环境灾难之一”。

“因此，研究中亚地质历史时期以来的水文气候变化，预测此地区未来降水趋势及其对社会发展的潜在影响就显得尤为重要。”谭亮成表示。

是什么原因导致了这一区域气候环境的变化？气候环境变化与跨欧亚地区的文化交流有怎样的关系？……

为了解答这些问题，由谭亮成领衔的中国科学院地球环境研究所“极端气候事件及影响”团队联合国内外合作伙伴，对采自吉尔吉斯斯坦费尔甘纳盆地的石笋样品进行了深入研究。

石笋中隐藏着地球气候变化的信息，被称为记录地球风云的“忠实气象站”。“石笋之所以能揭示过去的气候信息，是因为它们记录了数千年甚至数十万年的气候变化。石笋的每一层代表着一个特定时期的沉积，其中包含了大量关于当时环境条件的信息。通过分析石笋中的矿物指标信号，我们可以获得温度、降水量等气候指标。”谭亮成介绍。

石笋中最重要的气候记录来自其碳酸钙矿物中的同位素。同位素是元素具有相同原子序数但不同质量数的不同形式。例如，石笋中的氧同位素比值可以提供关于过去降雨模式和温度变化的信息。在干旱期，含重氧同位素的降水更容易沉积在石笋中，而在湿润期则相对较少。因此，通过分析石笋中的氧同位素比值，可以推断出过去气候的变化情况。除了氧同位素，石笋中还包含其他有用的气候记录，如碳同位素和锶钙比值指标等。“这些指标可以提供关于土地植被覆盖和土壤湿度等信息。”他说。

在集成石笋氧、碳同位素和锶钙比值指标的基础上，科研团队成功构建了过去7800年中亚西部地区误差小于6‰的高精度测年、约4年的高分辨率水文气候记录。

这些高精度测年、高分辨率的水文气候记录显示，自中全新世以来，中亚西部地区呈现出逐渐变干的趋势。“这一结果不仅与当地考古遗址数量的减少相一致，也与冬季降水主导的西亚和东地中海地区的石笋、湖泊和泥炭等地质生物记录中指示的降水减少现象相符。”谭亮成介绍。

“位于中亚东部的黄土、泥炭和孢粉等记录则指示全新世长期的增湿趋势，这与西部地区的长期干旱形成鲜明的对比。”谭亮成进一步解释，“这种差异归因于中亚地区冬季和夏季西风急流对季节性太阳辐射的不同响应方式。也就是说，自中全新世以来，北半球夏季日照减少，夏季西风急流在中亚上空加强并向南移动，导致以夏半年降水为主的中亚东部地区降水增加。相反，在以冬季降水为主的中亚西部地区，受北半球冬季日照增加的影响，冬季西风急流向北移动并伴随着温度上升，使得地中海风暴活动减少，从而减少了向中亚地区的水汽输送，导致该地区冬季降水和积雪减少。”

“这也预示着，未来随着冬季太阳辐射的持续增加和全球变暖，中亚西部到西亚这一广大地区可能面临降水持续减少的威胁。”谭亮成预测。

科研团队通过对中亚西部干湿记录的详细分析，还揭示出此地区气候变化1400年、50年—70年和20年—30年的周期，可能与北大西洋的气候波动相关。“这表明中亚气候变化与全球气候系统之间存在密切联系，百年—年代际尺度的极端干旱事件对该地区历史社会乃至整个跨欧亚文化交流产生了深远影响。”谭亮成介绍。

例如，公元前3870年到公元前3230年的超级大旱事件阻碍了中亚文化的扩张并延迟了沿史前丝绸之路绿洲通道的文化。大旱之后，降水的逐渐恢复促进了中亚青铜时代文明的繁荣，即巴克特里亚—马尔吉亚纳文明的兴起（公元前2300年到公元前1700年或公元前2400年到公元前1600年），并导致了欧亚草原上的游牧民族向南迁移。此外，横跨亚非欧三大洲的波斯帝国（公元前550年到公元前330年）的兴盛，也正好对应于这一广大区域的气候湿润期。

这些成果发表在今年3月出版的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。中国科学院院士安芷生认为，该研究成果提供了中亚西部地区过去7800年迄今最为精细的水文气候背景，对理解该地区新石器以来的文化变迁具有重要意义。同时，研究揭示的中亚东西部地区之间由轨道驱动的不同降水变化趋势，也有助于改进对这一生态脆弱区域未来气候变化的模型预测。