气候变化是当前面临的主要全球挑战之一,其中温度起着关键作用。在区域生态学领域,温度变化会导致生态系统结构和功能的广泛而深刻的变化,包括植物的物候失调(Cleland等人,2007年)、极端火灾事件的频发(Flannigan等人,2009年)、水资源分布的变化(Milly等人,2008年)以及永久冻土的融化(Schuur等人,2015年)。这些变化进而威胁生物多样性,表现为物种迁移加剧、灭绝风险增加以及入侵物种的扩散(IPCC,2022年)。上述连锁反应共同加速了栖息地的退化和丧失——例如海平面上升和干旱加剧——最终不仅危及区域生态系统的稳定性和生物生存,还影响人类社会所依赖的生态系统服务(Grimm等人,2008年;Parmesan,2006年)。
作为对全球气候变化敏感的地区,青藏高原的升温幅度明显高于全球平均水平(Kang等人,2010年;刘和陈,2000年)。该地区拥有广阔的冰冻圈(包括冰川和永久冻土),对温度波动极为敏感;温度变化直接影响亚洲主要河流的融水量和时机(Immerzeel等人,2010年)。因此,揭示全新世期间青藏高原的温度演变及其对水文循环的影响对于理解过去的环境变化和预测下游数十亿人的水资源未来可用性至关重要(姚等人,2012年)。
尽管关于青藏高原的热水耦合研究具有重要意义,但对全新世温度空间差异特征的整体理解仍然有限。现有研究使用了各种代用指标——如花粉、湖泊沉积物和微生物脂质——来探索高原不同地区的全新世温度趋势(例如,Gasse等人,1991年;Herzschuh,2006年;Thompson等人,1997年;Liang等人,2020年;Li等人,2017年;Wang等人,2021a;Wang等人,2021b;Yan等人,2021年)。然而,这些记录往往显示最温暖时期的时间不一致或不同步,反映了区域驱动因素与当地环境因素之间的复杂相互作用。例如,来自佐格泥炭的花粉重建表明,全新世早期和晚期的年平均温度相对较低,而中期则较高(Liang等人,2020年)。相反,基于brGDGT重建的阿翁科湖(AWY14黄土)和SHD09黄土的年平均温度显示相反的趋势(Li等人,2017年;Wang等人,2021b),而来自洪源泥炭的brGDGT记录揭示了更加复杂的长期温度过程(Yan等人,2021年)。这些差异可能源于温度模式的空间异质性,这种异质性受到冰盖范围、海冰变化以及不同地点植被/云层覆盖对温度影响的共同调节(Duan等人,2025年)。关键的是,区域温度变化与定量水文过程(特别是千年尺度的融水动态)之间的联系仍然主要是推测性的,缺乏明确的重建和比较验证。大多数来自青藏高原的古气候记录仅关注温度或降水的单一要素,很少有研究系统地整合两者来重建它们的动态耦合过程及其对水资源演变的影响,这限制了人们对高原水热耦合关系的深入理解。
在过去几十年中,分支甘油二烷基甘油四醚(brGDGTs,结构见图S1)作为一种可靠的陆地古温度计被广泛应用于东亚地区的第四纪以来的古温度重建(Guo等人,2024年;Lu等人,2019年,Lu等人,2022年,Lu等人,2025年;Peterse等人,2011年,Peterse等人,2014年;Thomas等人,2017年)。基于植物叶蜡氢同位素的比较分析,最近的一项研究揭示了全新世中晚期转型期间青藏高原东北部的一次显著融水事件(Wang等人,2024a)。尽管这一事件与5000至3000年前内陆亚洲多个地区的显著升温事件同步,但由于温度变化的显著空间异质性,区域古温度记录的缺乏给评估此类温度波动的生态和水文影响带来了重大挑战。因此,本研究利用连续的黄土沉积物——气候信号的陆地档案——以及brGDGT生物标志物的自生成特性来重建高分辨率的地表温度(LST)变化。我们专注于青海湖地区的江西沟(JXG)剖面(36°35′N,100°17′E),旨在:(1)定量重建青藏高原东北部的全新世LST变化;(2)确定区域温度变异的关键驱动因素;(3)研究LST与融水动态之间的联系。