2024年12月23日，中国科学院西北生态环境资源研究院的研究团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了一项重要研究成果。通过运用先进的树轮多指标重建技术和稳定同位素分析方法，成功地重建了中国秦-西汉时期（公元前270年至公元前77年）的降水变化历史，并揭示了这一时期的湿润气候对当时的社会经济发展产生了深远影响。
全球变暖对区域和全球降水模式的影响是当今科学界关注的热点问题之一。秦-西汉时期被认为是一个类似于现代的暖期，然而，关于这一时期降水变化的具体特征及其对生态环境和社会经济的影响一直存在不确定性。为了更精确地评估这些影响，科学家们采用了创新的方法——基于古木和现代油松样品的稳定碳同位素序列来重建过去的降水情况。
研究表明，在秦-西汉期间，农牧交错带的年降水量较现代增加了约18%至34%，导致该地区向西北方向扩展了大约60到100公里。这种持续而稳定的湿润气候促进了树木生长，使得当时的生态环境得到显著改善。例如，河西地区出现了湖泊广泛发育的现象；关中地区则见证了大规模水稻种植的发展，这不仅改变了当地的物候时序，还推动了“屯田”政策的实施，以及人类定居点逐渐向西北迁移的趋势。
通过对甘肃省白银市黄湾汉墓出土的木材样本进行详细的定年分析后，研究人员建立了覆盖整个秦-西汉时期的树轮宽度和稳定同位素序列。结果显示，古代油松相较于现代同类植物，其轮宽更宽、方差更小、一阶自相关更高且平均敏感度更低。这些特性表明，秦-西汉时期的气候条件更加有利于树木生长，同时也反映了那个时代的降水模式较为稳定。
这项工作不仅提升了我们对秦-西汉时期降水特征的理解，也为未来的区域气候预测提供了参考依据。在全球变暖背景下，中国西北新疆地区自20世纪80年代后期开始出现类似的变湿趋势，这种趋势已经持续近四十年，并逐步向东更广泛的区域扩展。因此，了解历史上类似气候条件下的人类活动模式和社会经济变迁，对于当前应对气候变化具有重要的借鉴价值。
这项合作成果得到了国家自然科学基金项目的鼎力支持，并受到the Belmont Forum与the Joint Programming Initiative on Climate（JPI Climate）的Collaborative Research Action项目等多项国际资助计划的联合赞助。中国科学院西北生态环境资源研究院秦春高级工程师担任本文的第一作者，杨保教授和Nils Chr. Stenseth教授则为共同通讯作者。此外，本研究凝聚了来自德国、英国、美国、瑞典、俄罗斯、捷克、瑞士、奥地利等国的多位国际知名学者，以及南京大学等国内专家的集体智慧。
基于古木和现代油松样品稳定碳同位素年表重建的年降水（黑线）和器测年降水记录（紫线）
原文信息：
Qin, C., Yang, B., Bräuning, A., Charpentier Ljungqvist, F., Osborn, T. J., Shishov, V., He, M., Kang, S., Schneider, L., Esper, J., Büntgen, U., Grießinger, J., Huang, D., Zhang, P., Talento, S., Xoplaki, E., Luterbacher, J., & Stenseth, N. C. (2024). Persistent humid climate favored the Qin and Western Han Dynasties in China around 2,200 y ago. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(1), e2415294121. https://doi.org/10.1073/pnas.2415294121
