地球环境研究所在黄土高原东南部相对湿度重建与极端干旱研究方面取得进展

全球变暖正加速水循环进程，导致极端气候事件频发。相对湿度作为表征大气干燥程度的核心指标，不仅调控生态系统功能（如树木径向生长）与环境质量（如灰霾形成），还直接关系人体健康与农业生产安全。因此，对其历史演变进行重建具有重要的科学与现实意义。

黄土高原作为我国西北重要的生态屏障和旱作农业区，其水分波动对区域可持续发展至关重要。然而，现有基于树木年轮的古气候研究多集中于黄土高原西部和东北部，且以温度、降水和干旱指数重建为主，针对相对湿度的重建存在明显不足：一是东南部区域存在显著数据空白；二是现有研究均止于2015年，导致在全球变暖背景下树木生长与水分利用效率的关联如何演变至今尚不清楚；三是以往相对湿度重建多依赖成本高昂、耗时较长的树轮δ18O分析，缺乏高效经济的替代方案。

针对上述问题，中国科学院地球环境研究所极端气候事件及影响团队（EXCEIS）利用黄土高原东南部油松树木年轮宽度记录（图1），定量重建了该地区自1844年以来的生长季相对湿度变化序列（图2）。研究发现，4–8月中旬的相对湿度（RHc10-23）是影响研究区油松径向生长的主要限制因子，且其影响在整个器测时期持续稳定。研究揭示，该区域近180年呈现典型的“暖干–冷湿”水热配置模式，1844–1846年、1898–1901年、1926–1935年、1974–1980年和1997–2023年为相对干旱期，而1850–1890年、1910–1916年和1951–1966年为相对湿润期。

重建序列清晰记录了1844年以来的持续干旱趋势，并识别发生在1900年前后、1920年代末期（“民国大旱”）和1940–1943年的三次极端干旱事件。值得注意的是，1997–2023年的干旱强度虽然为研究区近180年之最，但社会经济损失却较历史上类似强度的干旱显著降低，这一发现印证了现代社会气候韧性的显著提升。此外，研究还发现RHc10-23变化受到亚洲夏季风、大西洋多年代际振荡、厄尔尼诺-南方涛动和印度洋偶极子的协同调控（图3）。

本研究填补了黄土高原东南部相对湿度重建的数据缺口，拓展了对区域水文气候演化的认知，证实了现代社会气候韧性显著增强，阐明了积极人类活动在应对气候变化中的实用性，为气候变化应对、水资源管理及生态保护提供了重要科学依据。

相关成果发表于国际知名期刊Journal of Forest Research上。陈丹硕士研究生为论文第一作者，蔡秋芳研究员和刘禹研究员为论文通讯作者。该研究受到国家自然科学基金项目（42472251）、陕西省自然科学基础研究计划重点项目（2024JC-ZDXM-17）、国家自然科学基金项目（42361144712, 42371073）等的共同资助。

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

图1 研究区概况图

注：（a）采样点（GPGL）和（SWP）及气象站点、对比点示意图；（b）基于临汾、运城、新乡、郑州气象站的区域气候记录（1956–2020年）；（c）重建的第10至23旬相对湿度（RHc10-23）与4–8月scPDSI（scPDSI4-8）的空间相关模式；（d）重建的RHc10-23与4–8月SPEI-4（SPEI-44-8）的空间相关模式

图2 黄土高原东南部过去近两百年4–8月中旬（10–23旬）相对湿度重建

图3 黄土高原东南部RHc10–23变化的影响因子

注：（a）亚洲夏季风指数（ASM, Xu et al., 2023）；（b）本研究重建序列，（c）夏季大西洋多年代际变率指数（AMV, Wang et al., 2017）；（d）上年9月的大西洋多年代际振荡指数（AMOP9），（e）上年9月至当年8月的印度洋偶极子指数（IODP9–8）。