喜马拉雅山是古气候学研究的重要区域之一，分布有各种古气候代用资料，如冰芯、树轮、湖芯等。在这些代用资料中，δ¹⁸O是最为通用的化学元素指标。然而，已有的研究表明，不同代用资料氧同位素反应的气候信号却不相同。树轮氧同位素主要反映了季风强度 (降雨量或干湿等水文气候信号)，而冰芯氧同位素却指示了温度变化（图1）。我们的问题是：为什么季风区的树轮氧同位素没有反映温度变化？
　　我们猜测，这可能是由于较多的季风降水引起的“降雨量”效应掩盖了树轮氧同位素中的温度信号。因此，如果在季风降水较少的区域，温度信号应该能够得以体现。为了验证该想法，我们在季风降水较少的西喜马拉雅山北坡（札达县，图1）采集了树木年轮样本，测定了树轮纤维素的δ¹⁸O，并结合气象资料、LMDZ-iso同位素模型、拉格朗日粒子扩散模型（FLEXPART）、冰芯氧同位素序列进行了同位素气候信号的统计检验、模型的机制分析以及达索普冰芯的独立验证。
　　和猜想的一致，札达树轮氧同位素主要记录了温度变化，而且主要是冬季温度信号(图2)，降水量的信号不显著。通过进一步的同位素模型（LMDZ-iso）模拟，我们找到了影响夏季土壤水δ¹⁸O变化的关键过程发生在冬季雪水消融的5月（贡献率达到72.46%）（表1）。在模型模拟结果的基础上，我们进一步揭示了冬季温度信号通过春季积雪融水、径流等过程，影响到夏季土壤水δ¹⁸O，从而进入树木年轮δ¹⁸O中的具体传输过程 (图3)。此外，我们还将该同位素序列与达索普冰芯δ¹⁸O进行了对比验证(图4)，二者在年代际变化上具有很好的一致性。更为特别的是：如果把冰芯常用的测年标志年（1963）移至1962年，二者甚至可以进行交叉定年，这进一步验证了札达树轮氧同位素的温度信号以及不同代用资料δ¹⁸O记录的可比性。
　　本研究意味着，在季风核心区域，夏季降水量大，代用资料氧同位素可能主要指示降雨量或干湿的变化；在季风影响弱的区域，夏季降水量较少，代用资料氧同位素可能主要指示温度变化。因而，要在喜马拉雅山或青藏高原地区研究过去的温度变化，我们推荐利用西风主导区的δ¹⁸O序列。
　　该研究成果最近以“Temperature signals in tree-ring oxygen isotope series from the northern slope of the Himalaya”为题，在Earth and Planetary Science Letters上发表( https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X18306538# )。中科院高寒生态实验室梁尔源课题组黄茹博士生为第一作者，朱海峰副研究员为通讯作者。该研究得到了基金委项目、中国科学院A类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”和中国科学院大学博士研究生国际合作培养计划等项目的资助。

图1. (a) 札达取样点在西喜马拉雅山北坡的位置(黑色方形)，喜马拉雅山及周边树轮氧同位素（1-8，粉色三角形）、冰芯氧同位素（a-c，蓝色圆形，纳木纳尼、达索普和左求普冰芯）的主要研究。青藏高原西风主导区、季风主导区以及过渡区的划分依据Yao et al. (2013)；(b) 札达取样点每月的降雨、温度变化（CRU，TRMM资料）；(c) 取样点的残留木。

图2. 札达树轮氧同位素与CRU（a，1979-2015）、LMDZ4（b，1980-2010）取样格点数据的相关分析结果。Tmean, Precip-A, δ¹⁸O_P, δ¹⁸O_SW 分别表示温度、降雨量、降雨同位素、土壤水同位素。星号(*)和加号(+)分别表示对应的相关系数达到99%、95%的显著性水平。
表 1. 不同月份积雪融化、降雨、径流对夏季土壤水同位素的贡献比例。


图3. LMDZ4模型中冬季温度信号传递到夏季土壤水的过程。箭头代表变量之间的关系，箭头附近的系数代表变量间的相关系数，“*”和“**”分别表示95%，99%的相关显著性水平。

图4. 札达树轮氧同位素（红线）与达索普冰芯氧同位素（蓝线）的对比。(a)和(b)中的细线、粗线分别表示年值和5年滑动值。(c)和(d)为树轮氧同位素和达索普冰芯氧同位素的对比，（d）展示了冰芯标志年调整为1962之后，二者匹配更为一致。