原文来源：Florence S, Martin M, Volker W, et al., 2026. Decadal-scale droughts disrupted the African Humid Period in the Sahara. Nature, 652，365- 370 .
https://doi.org/10.1038/s41586-026-10336-7.
非洲撒哈拉地区是中低纬度最大连续陆地区之一，其变绿或变湿对全球气候具有显著的放大效应。大范围植被扩张可降低地表反照率、增强蒸散与陆面加热，并通过调节热带辐合带（ITCZ）的南北迁移影响热带环流格局。同时，撒哈拉变绿还会减少沙尘排放、改变大气辐射收支，并通过海气相互作用进一步影响全球气候系统。早全新世至中期，撒哈拉地区经历了湖泊广布、植被繁盛的非洲湿润期（African Humid Period, AHP）。传统观点认为，AHP的起止主要受地球轨道参数驱动的日照变化控制，内部气候相对平稳。然而，地质记录表明，AHP并非持续稳定的湿润阶段，其间多次被短暂干旱事件所打断。已有研究提出，这些干旱事件可能与大西洋经向翻转环流（AMOC）减弱有关，但受限于地质记录稀缺及定年精度不足，其发生时间、驱动机制及对区域景观与人类活动的影响仍存在较大不确定性。这一问题不仅关乎古气候动力学认知，也具有重要的现实意义。多项气候模式预估显示，未来AMOC存在快速显著减弱的风险，可能在数百年尺度内显著削弱西非季风降水，从而威胁撒哈拉及萨赫勒地区脆弱人群的生存与发展。因此，亟需回答以下关键科学问题：非洲湿润期内部究竟发生了多少次年代际尺度的干旱突变？这些事件与AMOC之间是否存在快速响应关系？其对撒哈拉腹地水文与生态环境的影响程度如何？上述问题的解答，将为评估未来AMOC减弱背景下萨赫勒地区水文与生态风险提供重要参考。
科学内涵
研究思路：为精确约束非洲湿润期（AHP）内部年代际尺度干旱突变的发生时间、持续时长及其与大西洋经向翻转环流（AMOC）减弱之间的联系，研究选取位于乍得北部撒哈拉腹地的约阿湖（Lake Yoa）为研究对象。基于沉积连续且未受扰动的湖相沉积岩芯，通过纹泥年层计数、137Cs和14C定年相结合，构建高精度年代模型，从而获得年际—年代际分辨率的古环境记录。在此基础上，综合碳酸盐含量、Sr/Ca比值、沉积物粒度、叶蜡正构烷烃氢同位素、孢粉组合及硅藻群落等多指标，重建过去10.25 ka以来区域降水、径流补给、湖泊水位及植被演替的连续变化历史。进一步结合包含AMOC约束的瞬态气候模拟及淡水注入敏感性试验，定量评估北大西洋淡水强迫对西非季风降水的影响幅度与响应时间尺度。通过将地质记录中干旱事件的起止时间及其变率特征与模拟降水异常进行精细对比，进而厘清撒哈拉干旱突变与AMOC减弱之间的时序关系及其可能的气候传递路径。
核心发现：（1）约阿湖多指标记录表明，自约10.8 ka以来撒哈拉腹地经历了由地下水补给主导的初始阶段、AHP鼎盛湿润期、中晚全新世持续干旱化直至极端咸化阶段，以及近千年来的相对回湿，整体反映区域水文与生态对气候变化的阶段性响应。约阿湖约1.08万年前形成后，水文与环境演变可分为四个阶段，阶段边界由硅藻反演的水体盐度突变界定。阶段Ⅰ大约从10.8 ka至9.6 ka，此时湖泊初成，含砂量极低的沉积物，表明风成与河流供给微弱（图2i）。较轻的叶蜡δD、高孢粉湿度指数、低苏丹-几内亚植物类群比例、极低Sr/Ca显示，湖泊主要由努比亚砂岩含水层渗透与少量当地降水补给。较高的盐度与碳酸盐沉积，反映水体蒸发较强，香蒲孢粉指示湖滨发育芦苇带。阶段Ⅱ从9.6 ka至5.0 ka，AHP达到鼎盛时期，湖泊为淡水环境，水位升至81m。叶蜡δD持续偏轻至6500年前，说明当地降水增强，补给含水层并支撑湖泊，使其成为外流湖连通乍得湖（图2f），随后在7.0 ka后逐步干旱。阶段Ⅲ从5.0 ka至1.0 ka，孢粉湿度指数下降、Sr/Ca持续低值、叶蜡δD偏重，说明降水减少，湖泊快速咸化，水位持续下降。苏丹植被被萨赫勒、撒哈拉植被取代。沉积物约5000年前变粗，说明湖泊转为咸水环境，达到干旱最盛时期。阶段Ⅳ从1.0 ka BP至今，Sr/Ca、碳酸盐含量与叶蜡δD指示气候略转湿润，对应西非古代王国繁荣期。
图2 过去10.25千年间Yoa湖的水文与环境变化
(a)复合岩芯Co1240的年代–深度模型;(b)由浮游/底栖（P/B）硅藻比值重建的Yoa湖水深变化;(c)Sr/Ca比值;(d)CaCO3(%)与Ca(计数)含量;(e)基于硅藻转换函数重建的水体电导率;(f)δD;(g)孢粉推导的湿度指数;(h)香蒲属(Typha)植物花粉的相对丰度;(i)以黏土组分、五个粉砂粒级及两个最细砂粒级的累积曲线表示的粒度分布。f：细；vf：极细；m：中；c：粗；vc：极粗;(j)复合岩芯Co1240的岩性。
（2）AHP鼎盛期内发生的9.3 ka、8.2 ka、6.3 ka三次年代际尺度干旱事件均与AMOC减弱相关，表明低纬水文系统对高纬海洋环流扰动具有快速而显著的响应。干旱事件的共同特征为湿度下降、降水减少、湖面降低、湖泊生态与流域植被改变，但对盐度、碳酸盐沉积、粒度的影响及与区域气候事件的关联存在差异。9.3 ka事件表现为降水骤减，水位短暂下降。该事件与北大西洋融水脉冲、印度季风与亚洲季风区干旱同步。6.3 ka事件由降水减少引发，水位下降，被视为干旱化进程的一步，季风雨带南移是驱动因素，导致撒哈拉地区人口显著减少。8.2 ka事件是最显著的干旱事件，发生在非洲湿润期鼎盛阶段，此时水位下降，叶蜡氢同位素同步正偏指示局地降水大幅减少，碳酸盐沉积量呈现尖峰式骤增，Sr/Ca指示的径流输入近乎中断，导致尼日尔地区人群迁往山区并转向家畜饲养。此次干旱事件与由AMOC减弱而引发的全球8.2 ka气候事件精准对应。约阿湖纹泥年层计数表明，其干旱事件与格陵兰冰芯记录的降温事件在时序上高度同步。
（3）古气候模拟与敏感性试验表明，引入北大西洋淡水强迫的AMOC减弱可在年代际尺度内迅速抑制西非季风并减少撒哈拉降水。仅包含轨道参数、温室气体与冰盖等外部强迫的TraCE与LOVECLIM瞬态模拟未能再现约阿湖记录中的降水变化序列。而将AMOC变化重建加入模型后，模拟降水趋势与约阿湖多指标重建结果取得了显著的一致性（图3d）。进一步做了时间切片淡水注入试验，结果显示当向拉布拉多海施加0.15 Sv的持续淡水强迫以模拟8.2 ka事件的融冰脉冲时，AMOC的减弱导致西非季风环流系统性衰减，撒哈拉和萨赫勒地区年降水量减少（图4），其干旱信号自西非沿岸一直延伸至约阿湖所在的撒哈拉腹地。上述结果确立了高纬度海洋环流突变与低纬度沙漠水文气候之间的快速遥相关机制，证明撒哈拉腹地对北大西洋淡水强迫的降水响应可在年代际尺度内完成传递与表达，为理解未来AMOC减弱情景下萨赫勒地区的水文与生态环境突变可能带来的风险提供了来自地质记录的直接动力学证据。
图3 约阿湖全新世水文历史与北大西洋气候变化的对比
(a)与由浮游/底栖硅藻比值揭示的约阿湖水深变化及19°N夏季日射量变化趋势（红线）;(b)钙含量指示的碳酸盐沉淀;(c)以及全新世期间模拟的降水异常（经CCSM AMOC校正）;(d）（扩展数据图9a）进行对比。四个水文阶段（I至IV）均已标出，显著的干旱事件以灰色和红色条带标示。图4 模拟的8.2 ka BP事件期间的降水变化。该图显示的是AWI-ESM模式在向拉布拉多海持续注入淡水与无淡水注入两种模拟情景下的降水差值。约阿湖的位置以星号标出。
启示一：年代际尺度高分辨率重建是揭示地球系统快速响应机制的关键路径。该研究通过约阿湖纹层的年际解析，精确描述了非洲湿润期内三次年代际尺度干旱突变，其中8.2 ka事件持续仅77年，过渡期短至13年。这一发现打破了AHP仅受轨道尺度调控的传统认知，证实撒哈拉水文系统可在数十年内响应北大西洋环流扰动。该研究以高分辨率地质记录与瞬态模拟相结合的研究范式，为理解气候系统快速变化驱动机制与识别早期预警信号提供了实证基础。
启示二：年代际尺度气候突变是连接古气候记录与当代社会风险应对的核心纽带。传统研究多关注千年以上尺度气候缓慢变化的过程，难以回答未来数十年气候如何变化这一现实问题。该研究揭示的非洲长期湿润的自然背景下数十年内水资源崩塌的事实表明，在当前AMOC持续减弱背景下，撒哈拉地区发生类似突变的概率显著上升，对于生活在撒哈拉地区的人口而言，年代际尺度的降水突变意味着适应时间极短的水文与生态环境的恶化，并引发该地区人口的生存危机。因此，聚焦年代际尺度突变、提升年代际预测精度，是增强脆弱地区气候韧性与防范社会风险的重要研究方向。
——解读人：张宏斌、陈滢
——责任编辑：王灿发
