近日，广西大学海洋学院博士后覃燕敏与俄亥俄州立大学Zhengyu Liu教授、南京师范大学宁亮教授等合作在国际权威地学期刊《Geophysical Research Letters》发表了题为《Preferred Time Scales of Pacific Decadal Variability During the Last Millennium Related to Volcanic Activity》的研究论文。该研究以环太平洋海域的冰芯 ¹⁸O记录为核心依据，基于离线的古气候数据同化框架重建了过去1000年（公元1000-2000年）太平洋年代际变率（PDV）序列，并联合现有的PDV重建数据与模式模拟结果探讨了过去千年PDV主导周期的变化特征与成因。这一项研究揭示了火山活动对年代际变率的潜在贡献。

研究背景：PDV是年代际气候变率的主要来源，对全球自然生态系统以及经济社会有深远影响。前人利用树轮、冰芯、珊瑚等古气候代用记录重建的PDV可以帮助我们认识过去千年PDV的变化特征。重建数据显示与后工业革命时代相比，1850年之前PDV的主导周期可能发生变化，而这些变化的具体特征及原因尚不明确。

主要结果：

1.重建PDV的主导周期与火山活动的可能联系

首先，研究通过集合多条PDV重建数据发现PDV在年代际时间尺度（～10-100年）主要存在2个主导周期：二十年代际（20-40年）与多年代际（50-70年）。对比历史火山活动序列时发现两个主导周期的出现可能与火山活动有关，即当火山活动较频繁时（1150-1300年与1550-1850年），PDV的主导周期为20-40年；当火山活动较少或者在超强火山事件之后（1150年之前、1300-1550年与1850年之后），PDV的主导周期为50-70年（图1）。

图1 PDV重建数据的时间序列（a）与相关的小波分析结果（b-f）

2.基于 ¹⁸O的PDV同化数据的建立

重建数据中PDV两个主导周期与火山活动的联系使我们推测火山外强迫的可能贡献。这里为了更好地理解重建数据，我们以环太平洋海域的4个冰芯点位的 ¹⁸O记录为现实依据，以耦合氧同位素的iCESM模式为物理约束，建立了PDV同化数据（图2）。海水蒸发过程将携带 ¹⁸O，并通过大气深对流活动进入大气中-高层，再通过凝结、降雨过程降落至冰面。因此，iCESM模式模拟的降水加权的水汽 ¹⁸O（ ¹⁸O_vp）变量可清晰再现冰芯 ¹⁸O变化以及其背后的物理过程。我们发现基于 ¹⁸O的PDV同化数据表现出与其他重建数据类似的主导周期的变化特征（图3a，e），也为PDV主导周期变化与火山活动的联系提供了证据。

图2 冰芯 ¹⁸O记录的空间分布（a，b）与基于该冰芯 ¹⁸O记录建立的PDV同化数据（c，d）

3. ¹⁸O成为链接重建与模式的“桥梁”揭示火山强迫的影响

我们需要使用模式模拟结果进一步揭示火山强迫的影响作用。研究基于iCESM模式中冰芯点位所在格点的 ¹⁸O_vp变量与PDV的线性关系在模式中建立了基于 ¹⁸O_vp的PDV序列（图3b-d），而 ¹⁸O成为链接重建与模式的“桥梁”。对比同化与模式模拟结果（图3），模式模拟的20-40年周期也在火山密集活动期显现，而50-70年周期却主要分布于1150-1300年与1750-1850年，体现了在模式中较强火山活动对多年代际变率的影响（图3f-h），也同时反映模式潜在的模拟偏差。

图3 基于 ¹⁸O的PDV同化序列（a）与基于iCESM模式模拟的 18Ovp建立的PDV序列（b-d），以及对应的小波分析（e-h）

文中还探讨了模式模拟的PDV指数、太平洋相关海域海温对火山强迫的响应，并且通过构建理想化的能量平衡模型验证了火山强迫对PDV主导周期变化的贡献作用。这些发现为过去千年年代际变率的成因、火山强迫的调制作用等提供了有价值的参考。

文章信息：

Qin, Y., Liu, Z., Ning, L.*, Liu, J., Li, L., Bao, Y., Hu, W., Gu, P., Yan, M., Sun, W., Chen, K., and Wen, Q. (2026). Preferred time scales of Pacific decadal variability during the Last millennium related to volcanic activity. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL118881. https://doi.org/10.1029/2025GL118881

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文字作者：覃燕敏

图片作者：覃燕敏、期刊

编辑：周剑、李艳丹

一审一校：周剑

二审二校：刘旗扬

三审三校：余克服