末次盛冰期(LGM，~3万-1.8万年前)是地球最近一次冰河时代的鼎盛阶段，当时全球冰盖广泛扩张，全球海平面比今天低逾百米，气候异常寒冷。然而，对于如今温暖湿润的中国低纬热带地区而言，当时究竟是湿润还是干旱，仍存在争议。不同类型的地质记录和气候模型模拟结果相互矛盾，使得这一时期的区域气候状况至今成谜。近日，中国科学院地质与地球物理研究所一项针对中国华南湖光岩玛珥湖的研究为破解这一谜题提供了关键证据。
沙砾层揭示极端干旱
湖泊水位作为气候变化的“晴雨表”，直接受到降水量和蒸发量的控制，能够灵敏反映出区域水循环对气候变动的响应。因此，重建过去湖泊水位变化可以反演当时气候的干湿状况。
在此次研究中，研究团队利用湖光岩玛珥湖高分辨率沉积岩芯中粗颗粒物(粒径>2000 μm)的含量变化，追踪了过去4万年的湖泊水位的波动历史。在湖泊水深充足时，湖心沉积的都是细腻的淤泥；唯有当气候持续干旱、湖泊水位急剧下降甚至湖底暴露时，粗颗粒物或砂砾才有可能湖心并沉积下来。
研究结果显示，热带湿润区湖光岩玛珥湖在末次盛冰期曾一度完全干枯。最直接的证据是岩芯中出现了4万年来唯一一层沙砾层(图1)，同时该阶段沉积物中有机质含量降到最低(图2)。这些证据共同证明，末次盛冰期是中国热带湿润区过去4万年以来最为干旱的时期。
图1 湖光岩玛珥湖复合沉积岩芯年龄-深度模型和末次盛冰期沙砾层沉积物的照片。a. 岩芯 HML-CD 过去4万年的年龄-深度模型，插图更详细地展示了650至850厘米岩芯深度区间高分辨率测年概况，顶部为这部分岩芯的拼接照；b. 展示末次盛冰期沙砾层三个样品沉积物粒径<2000微米的细颗粒与>2000粗颗物质的组成差异
图2 湖光岩玛珥湖 4万年以来湖泊水位记录与区域气候代用指标的对比。a. 湖光岩玛珥湖沉积物中有机质含量；b. 湖光岩玛珥湖沉积物中>2000 mm粗颗粒百分；c. 冲绳海槽热带区域栲属-石栎属花粉百分比 (Xu et al., 2013)；d. 冲绳海槽热带区域栎属常绿类花粉百分比 (Xu et al., 2013)；e. 湖光岩玛珥湖陆生草本植物花粉百分比 (Meng et al., 2017)；f. 中国东南亚热带泥炭沼泽杜鹃花科-落叶阔叶树花粉百分比 (Yue et al., 2012)；g. 印度尼西亚Towuti湖岩芯植物表皮蜡脂 δ13C (Russell et al., 2014)；h. 菲律宾甘古布洞穴蝙蝠粪沉积物δ13C (Wurster et al., 2010)。浅黄色色带标示Heinrich 1事件，浅蓝色色带标示末次盛冰期时期
极端干旱的驱动机制
是什么原因导致了本应该湿润的热带地区在此时期变得如此干旱？研究团队通过将湖光岩玛珥湖的古水位记录与全球气候因子进行对比发现，尽管太阳辐射在过去4万年中经历了两次低谷(图3)，但仅在末次盛冰期，湖泊记录到如此强烈的干旱信号。这说明末次盛冰期的干旱并不是由太阳辐射变化单独引起的，而是冰盖扩张与太阳辐射减弱共同作用的结果。
图3 湖光岩玛珥湖 4万年以来湖泊水位记录与反映全球冰量变化的海平面曲线和北半球夏季日照量的曲线对比。a. 湖光岩玛珥湖沉积物中有机质含量；b. 湖光岩玛珥湖沉积物中>2000mm粗颗粒百分；c-i. 全球海平面记录：c. 基于大堡礁珊瑚和藻类化石组合重建的相对海平面变化 (Yokoyama et al., 2018)；d. 红海相对海平面变化记录 (Grant et al., 2014)；e. 基于珊瑚化石重建的全球海平面变化 (Hibbert et al., 2016)；f. 基于全球13个地点珊瑚数据整合的全球海平面变化 (Medina-Elizalde, 2013)；g. 基于统计性海平面转换函数重建的全球海平面变化 (Waelbroeck et al., 2002)；h. 基于冰川均衡调整（GIA）模型校准的全球海平面变化 (Gowan et al., 2021)；i. 基于冰量等效海平面函数重建的全球海平面变化 (Lambeck et al., 2014)；j. 北半球夏季日照量 (Berger and Loutre, 1991)
具体而言，当时全球冰盖扩张，不仅增加了地表反射太阳光的能力，导致北半球进一步降温，还改变了大气环流结构，推动热带辐合带南移，使得孕育降雨的季风系统减弱。叠加夏季太阳辐射的低谷期，进一步削弱了季风强度。这种“双重压制”导致热带地区发生了严重干旱，湖光岩玛珥湖因此发生发生干枯。
该研究不仅澄清了关于中国热带湿润区末次盛冰期气候状态的争议，也揭示了冰盖变化对低纬度水循环的深远影响，提醒我们在未来气候预估中需高度重视冰盖—季风之间的关联。
相关成果发表于国际学术期刊QSR（旺罗*, 李鸿威, 张德国, 彭淑贞, 张恩楼, 郝青振, 罗海, 刘常弘, Patrick Rioual. Superposition of ice volume and insolation drives extreme desiccation during the Last Glacial Maximum: Evidence from Huguangyan Maar Lake (Southern China)[J]. Quaternary Science Reviews, 2026, 371, 109699. DOI: 10.1016/j.quascirev.2025.109699.）。研究得到国家自然科学基金项目（42271087）资助。
