“我们有这么完整的大陆环境钻探岩心，再加上如今先进的分析技术，为什么不尝试重建陆地温度的变化历史呢？”

当中国科学院院士安芷生和中国科学院地球环境研究所（以下简称地球环境所)研究员孙有斌提出这个想法时，所内研究员王欢业立刻着手忙碌起来。

经过三年努力，团队联合香港大学等单位，通过对取自云南鹤庆古湖相地层中的微生物脂质化石brGDGTs的精细分析，定量重建了过去200万年来我国西南地区的陆地年均温变化历史。

研究揭示，在距今125万年至70万年的中更新世气候转型期，西南地区年均温具有上升趋势，呈现出与全球海表温度持续下降相悖的“逆行”趋势。这一发现挑战了第四纪（距今260万年至今）全球长期降温的传统认识，凸显了温度变化的海陆之间的差异性，也为理解早期人类演化和未来全球变暖的区域差异提供了关键的气候背景。

相关成果已于近期发表于《自然-通讯》。

为什么要开展这项研究？

温度是地球气候系统的核心要素，深刻影响陆地生态环境，关乎人类的生存与发展。王欢业介绍，当前以全球变暖为特征的气候变化已成为人类面临的重大挑战，也是各国政府与科学家高度关注的全球性环境议题。因此，从更长时间尺度上探究不同区域温度的变化过程与机制，显得尤为迫切。

第四纪是现代环境格局形成和人类演化的关键时期。基于深海氧同位素与海表温度的重建结果，科学家普遍认为，随着北半球冰盖扩张，第四纪全球温度呈波动下降趋势，冰期与间冰期的温差逐渐增大——其变化幅度与未来几个世纪预期的升温程度相当，可为不同升温情境提供历史参照。

“陆地是人类文明发展的物质基础，然而目前对第四纪温度变化的认识主要依赖海洋沉积记录。受限于研究载体与指标，该时期连续的陆地温度记录仍十分匮乏，制约了我们理解与人类生存息息相关的陆地温度演变过程。”团队成员、地球环境所研究员刘卫国补充道。

科研团队在实验室。受访者供图

2022年，研究团队曾利用灵台黄土剖面中的微生物脂质化石重建了300万年以来黄土高原地区的陆地温度变化，发现早中更新世期间，黄土高原的温度变化与海洋记录所呈现的降温趋势并不一致。但由于受到季节性变化与植被覆盖的影响，东亚地区真实的陆地年均温变化仍不明确，因此亟需寻找更理想的沉积载体。

自2002年起，地球环境所联合多家单位推动“中国大陆环境科学钻探计划”，在全国多个典型环境单元获取了大量高质量环境沉积岩心。其中，来自云南鹤庆的钻孔岩心全长逾700米，取心率高达97%，主要为湖相沉积，是重建古温度的绝佳材料。

“利用低纬度鹤庆地区的湖相沉积岩心，我们有望削弱温度季节性与植被等因素的干扰，更准确地获取年均温记录。”王欢业说。于是，他与团队开启了鹤庆岩心的温度重建工作，这才有了文章开头的一幕。

中国西南地区首次发现“逆势升温”

研究使用的brGDGTs是一类来源于细菌细胞膜的脂类化合物。王欢业进一步解释：“随着环境温度升高，合成brGDGTs的细菌会调整化合物结构，例如减少化合物中的甲基数量，来维持细胞膜的稳定性和流动性。这种变化与生长温度之间存在定量关系。”这类大分子化合物化学性质稳定，不易降解，能够在岩心中长期保存，就像天然的“古温度计”，准确记录着当时的气候环境信息。

对鹤庆岩心brGDGTs分析结果显示，在过去近200万年里，中国西南地区竟呈现出“逆势升温”的趋势。这一结论也得到了同一钻孔中对温度敏感的铁杉孢粉含量变化的佐证。“尽管孢粉含量不能直接用于温度定量，但它从侧面印证了我们数据的可靠性。”香港大学教授柳中晖表示。

更令团队欣喜的是，在过去200万年中，西南地区陆地温度变化的主控周期从4万年转变为10万年，且温度变化幅度从3℃增大到4℃。“这些轨道尺度上的变化特征与全球冰量和海温记录高度一致，进一步验证了我们陆地温度数据的可靠性。然而在长期趋势上，西南地区却表现出与全球趋势相反的升温现象。”王欢业说。

对于这一变化，团队推测，南极冰盖的扩张可能是驱动东亚地区在180万年至60万年前升温的重要因素。在全球大气二氧化碳浓度相对稳定的背景下，南极冰盖增长可通过改变海洋与大气环流，将更多热量和水汽输送至东亚，而水汽的增加又会进一步放大区域增温效应。

勇于在国际学术界发声

尽管有审稿人认为该重建记录具备成为“里程碑式数据集”的潜力，但也提出，文章需进一步评估非温度因素对brGDGTs指标的影响。

团队成员在鹤庆采集土壤。受访者供图

收到审稿意见后，团队立即前往鹤庆地区补充采集了大量现代样品进行分析，系统评估了土壤输入、水化学参数及微生物群落变化等多种非温度因素的潜在影响。结果表明，绝大多数样品的重建结果受这些因素影响极小。“我们最终剔除了约6%可能受干扰的数据，从而获得了可靠的定量温度记录。”文章最终顺利接收。

在刘卫国看来，此次研究最大的收获是“科研自信的提升”。他认为，在国家强有力的技术支撑下，科研人员应坚持自己的观点与数据，实事求是，勇于在国际学术界发出中国声音。

“我们始终对检测数据充满信心。”王欢业告诉《中国科学报》，“研究过程中，安芷生院士也全程参与，多次组织数据讨论与验证。”

“地球温度变化的故事，远比我们想象的更加复杂、更加精彩。”王欢业表示，团队未来将继续探寻更古老陆相沉积中的温度代用指标，进一步揭示过去陆地温度变化的时空规律。

论文相关信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-63331-3