基于突尼斯钟乳石记录的北非三十万年多千年尺度水文气候变率

为什么北非的古代气候对今天仍然重要

北非拥有世界上最大的热带沙漠，但其过去常被出人意料的绿润湿润时期打断，这些时期对人类演化和迁徙产生了深远影响。本研究深入追溯了三十万年的过去，利用突尼斯洞穴中的矿物沉积作为降水的天然档案。通过破解这些洞穴沉积何时生长、何时停止，研究者揭示了风系和季风如何反复将今日的沙漠部分地区转变为湖泊、草原与可居住的通道。

从洞中石头读取气候历史

研究人员在突尼斯北中部的两座洞穴中采集了21件被称为钟乳石的矿物沉积——包括石笋、钟乳垂和石流。它们在雨水渗入地下、滴入洞穴并缓慢沉积溶解矿物时生长。当环境干燥、补给中断时生长停止。团队用铀‑钍测年法精确测定了132层的年代，构建了过去三十万年内生长发生时点的时间线。研究并非把记录看作连续序列，而是将每个生长期视为湿润的有/无信号，再用统计工具突出多千年尺度的湿润阶段及其间隔。

湿润期与冰期的干燥

突尼斯洞穴显示出清晰的模式：钟乳石主要在温暖的间冰期生长，而在寒冷的冰期则大多缺失。洞穴生长的主要高峰对应地球历史上的关键暖期，包括约28.1万年、20.7万年、11.9万年、8.8万年和0.6万年前的阶段。这些湿润期与欧洲湖泊和洞穴中显示的地中海沿岸森林扩张与降水增加的证据相互印证。总体而言，它们指向一个共同的区域性叙事：当冰盖收缩、海洋变暖时，风暴路径发生偏移，带来更多的冬季降水到北非与南欧；而冰期格局则将这些风暴推向更北，导致地中海沿岸更为干燥。

冬季风暴与夏季季风如何协同作用

现代北非的降水主要来自两个来源：由中纬度西风带携带的冬季风暴，以及从南方带来夏季降雨的西非季风。对于最近的非洲湿润期（约1.45万年至0.5万年前），许多研究强调更强的季风是撒哈拉变绿的主要驱动。突尼斯洞穴数据为此补入了重要的视角：在与西非湖泊和海洋记录中强季巅峰同时出现的时期，钟乳石生长也达到高值，表明冬季风暴同时增强并向南移动。这意味着在关键的间冰期，北非既受内陆的夏季季风降水供给，也受更北的地中海冬季风暴影响，使如今的荒漠在更广的范围内维持了湿润条件。

海洋变化、冰盖与风带的移动

通过将洞穴生长记录与北大西洋海洋岩心对比，作者将北非降水与大尺度的冰盖与海洋环流变化联系起来。当冰山向北大西洋释放冰屑时，海表冷却、深水环流受扰，气压格局随之改变。这些变化将携带风暴的西风带推向北方，减少突尼斯的冬季降水，即便全球条件总体较暖。相反，在像上一个间冰期（约12.5万年前）那样特别温暖的时期，更高的海平面和暖海表似乎增强了局地气旋并向地中海风暴带输送更多水汽，促进洞穴生长，并与撒哈拉地区广阔“巨湖”的形成同时发生。

从石头记录到人类生境

将突尼斯洞穴记录与巨型撒哈拉湖泊的年代对比时可见，最大的湖泊形成于同一批钟乳石生长最旺盛的间冰期。这种一致性表明，来自地中海的冬季风暴与夏季季风降水共同维持了穿越北非的湿润走廊，为植物、动物与早期人类的迁徙和栖居创造了窗口。简言之，研究得出结论：撒哈拉在绿与荒之间的摆动并非单靠季风推动，持续的冬季降水、受西风带移动引导，同样在将今日沙漠转变为往昔可居住景观中发挥了关键作用。

引用: Chung, YC., Dhaouadi, H., Marino, G. et al. Three hundred thousand years of multi-millennial hydroclimate variability in Northern Africa based on speleothem records from Tunisia. Commun Earth Environ 7, 251 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03236-1

关键词: 北非气候史, 撒哈拉湿润期, 钟乳石洞穴记录, 地中海西风带, 西非季风