地球環境研究所在黃土高原東南部相對濕度重建與極端干旱研究方面取得進展

全球變暖正加速水循環進程，導致極端氣候事件頻發。相對濕度作為表征大氣干燥程度的核心指標，不僅調控生態系統功能（如樹木徑向生長）與環境質量（如灰霾形成），還直接關系人體健康與農業生產安全。因此，對其歷史演變進行重建具有重要的科學與現實意義。

黃土高原作為我國西北重要的生態屏障和旱作農業區，其水分波動對區域可持續發展至關重要。然而，現有基于樹木年輪的古氣候研究多集中于黃土高原西部和東北部，且以溫度、降水和干旱指數重建為主，針對相對濕度的重建存在明顯不足：一是東南部區域存在顯著數據空白；二是現有研究均止于2015年，導致在全球變暖背景下樹木生長與水分利用效率的關聯如何演變至今尚不清楚；三是以往相對濕度重建多依賴成本高昂、耗時較長的樹輪δ18O分析，缺乏高效經濟的替代方案。

針對上述問題，中國科學院地球環境研究所極端氣候事件及影響團隊（EXCEIS）利用黃土高原東南部油松樹木年輪寬度記錄（圖1），定量重建了該地區自1844年以來的生長季相對濕度變化序列（圖2）。研究發現，4–8月中旬的相對濕度（RHc10-23）是影響研究區油松徑向生長的主要限制因子，且其影響在整個器測時期持續穩定。研究揭示，該區域近180年呈現典型的“暖干–冷濕”水熱配置模式，1844–1846年、1898–1901年、1926–1935年、1974–1980年和1997–2023年為相對干旱期，而1850–1890年、1910–1916年和1951–1966年為相對濕潤期。

重建序列清晰記錄了1844年以來的持續干旱趨勢，并識別發生在1900年前后、1920年代末期（“民國大旱”）和1940–1943年的三次極端干旱事件。值得注意的是，1997–2023年的干旱強度雖然為研究區近180年之最，但社會經濟損失卻較歷史上類似強度的干旱顯著降低，這一發現印證了現代社會氣候韌性的顯著提升。此外，研究還發現RHc10-23變化受到亞洲夏季風、大西洋多年代際振蕩、厄爾尼諾-南方濤動和印度洋偶極子的協同調控（圖3）。

本研究填補了黃土高原東南部相對濕度重建的數據缺口，拓展了對區域水文氣候演化的認知，證實了現代社會氣候韌性顯著增強，闡明了積極人類活動在應對氣候變化中的實用性，為氣候變化應對、水資源管理及生態保護提供了重要科學依據。

相關成果發表于國際知名期刊Journal of Forest Research上。陳丹碩士研究生為論文第一作者，蔡秋芳研究員和劉禹研究員為論文通訊作者。該研究受到國家自然科學基金項目（42472251）、陜西省自然科學基礎研究計劃重點項目（2024JC-ZDXM-17）、國家自然科學基金項目（42361144712, 42371073）等的共同資助。

Chen Dan, Cai Qiufang*, Liu Yu*, et al. Annually resolved relative humidity reconstruction since 1844 CE reveals unprecedented drought (1997–2023 CE) in the southeastern Chinese Loess Plateau. Journal of Forest Research, 2026, 37: 100.

https://doi.org/10.1007/s11676-026-02046-7

圖1 研究區概況圖

注：（a）采樣點（GPGL）和（SWP）及氣象站點、對比點示意圖；（b）基于臨汾、運城、新鄉、鄭州氣象站的區域氣候記錄（1956–2020年）；（c）重建的第10至23旬相對濕度（RHc10-23）與4–8月scPDSI（scPDSI4-8）的空間相關模式；（d）重建的RHc10-23與4–8月SPEI-4（SPEI-44-8）的空間相關模式

圖2 黃土高原東南部過去近兩百年4–8月中旬（10–23旬）相對濕度重建

圖3 黃土高原東南部RHc10–23變化的影響因子

注：（a）亞洲夏季風指數（ASM, Xu et al., 2023）；（b）本研究重建序列，（c）夏季大西洋多年代際變率指數（AMV, Wang et al., 2017）；（d）上年9月的大西洋多年代際振蕩指數（AMOP9），（e）上年9月至當年8月的印度洋偶極子指數（IODP9–8）。