2026年6月30日发表在Nature Communications的最新研究结果显示，日照振幅变化通过调控西风带位置和降水，分三个阶段驱动了中更新世气候转型和10万年冰期旋回的形成。
大约从120万年前开始，地球的冰期悄悄变了节奏。在此之前，冰期大约每4.1万年交替一次；可在那之后，冰期一下子拉长到了10万年一轮。这就是科学界常说的“中更新世转型（Mid-Pleistocene Transition）”。奇怪的是，地球绕太阳的轨道节奏并没有变——日照的周期一直是那几套老节奏。那么，到底是什么力量，让冰期自己“改了步调”？
最近，科学家把目光投向了北大西洋上空的一条关键风带——西风带。西风带的活动范围并不是固定的，它会在北半球中高纬度来回摆动，直接影响哪里下雨、哪里干燥，也影响着冰盖的“吃喝”和“减肥”。
研究团队从伊比利亚（Iberia）半岛西南边缘的海底取了两个钻孔，一个叫U1386，一个叫U1385。通过分析其中的孢粉，他们复原了过去120万年到68万年间当地植被的变化。因为地中海森林的兴衰，直接反映了冬季降水的多少，而冬季降水又跟西风带的位置息息相关。
结果发现，整个转型过程分成了三个阶段。
早期阶段，从大约120万年前到93万年前，夏季日照的强弱起伏很大。每当日照降到低谷，北极变冷，极地和赤道之间的温差拉大，西风带就会加强并北移，把更多水汽送到高纬度地区。这些水汽变成雪，堆在冰盖上，帮助冰盖长大。可等到日照高峰一来，夏天太热，冰盖又融掉不少。所以这段时期，冰量虽然起起伏伏，但总体还能维持一个相对稳定的节奏。
到了中期阶段，大约93万年前到79万年前，日照的起伏幅度突然变“平”了。无论是日照高峰还是低谷，都没那么极端。西风带因此减弱，并向南退，水汽送不到北边，冰盖得不到“补给”。与此同时，伊比利亚半岛经历了三次极端干旱，北非的沙尘暴也频繁吹进地中海。干旱让地表植被减少，地面变得更亮，反射掉更多阳光，进一步加剧了寒冷。更关键的是，大气中的CO₂也在这一时期明显下降，温室效应减弱，冰盖更难融化。结果就是，冰盖越长越大，最终在中期阶段末尾，形成了极为厚重的冰层。
到了晚期阶段，从大约79万年前到68万年前，日照的振幅重新变大。特别是日照低谷再次变得很强，西风带又一次北移，给冰盖带来充足的水汽。但这次的情况不同了——因为中期阶段已经积累了巨大的冰盖，即便夏天日照较强，冰盖也不会轻易融化。这种“惯性”让冰盖能够撑过好几个夏天，最终把冰期拉长到了10万年的周期。
简单来说，这次转型并不是某一次突变造成的，而是日照振幅变化、西风带摆动、冰盖自身增长惯性，以及CO₂变化共同作用的结果。其中，日照振幅的变化是启动这一切的关键“开关”——它通过改变西风带的位置，调节了冰盖的“补给”和“消耗”，从而一步步改写了地球冰期的节奏。
图1 ：这张图展示的是从120万年到66.8万年前，钻孔里的化石记录和植被变化。最上面一行是海底有孔虫壳体的氧同位素值，数值高低反映冰量大小。中间两行是孢粉数据，分别表示半荒漠植物和地中海森林的比例。可以看到，地中海森林在整个中更新世转型期间呈现“低—更低—回升”的三段式变化，平均值从22%降到15%，再升到30%。最下面一行是地中海森林时间序列的小波谱图，颜色越红表示该周期越显著。可以发现，大约87万年前之后，出现了一个大约8万年的显著周期，到了晚期还出现了4万年和2万年左右的节奏。
图2： 这张图把孢粉记录和其他几个古气候记录放在一起对比。第一行是地球轨道偏心率和北纬65度夏季日照，虚线标出了三个阶段日照最低值的平均值。第二行是地中海森林百分比。第三行是北大西洋的海表温度，早期平均16.7℃，中期降到14.4℃，晚期回升到15.6℃。第四行是两个钻孔之间的温度梯度，这个梯度越大，说明水分来源越靠近北方，箭头表示梯度在中期阶段明显降低。第五行是半荒漠植物比例，中期阶段最高。第六行是北大西洋的冰筏碎屑数量，中期阶段出现大量冰山排放。最下面一行是反映大洋环流强度的碳同位素值，早期均值0.55‰，中期骤降到0.12‰，晚期回升到0.37‰。整体来看，中期阶段各项指标都指向最冷、最干、环流最弱的状态。
图3： 这张图聚焦干旱信号。第一行是日照和岁差。第二行是主成分分析的第一主成分得分，正值代表湿润，负值代表干旱，可以看出中期阶段负值极大，说明极度干燥。第三行是半荒漠花粉百分比，中期达到峰值。第四行是地中海的钛铝比值，反映非洲沙尘输入，中期明显升高。第五行是北大西洋的风尘输入记录，同样在中期阶段最多。第六行是中国黄土的粒度，中期颗粒最粗，反映强风和干旱。第七行是大气CO₂浓度重建，大约95万年前后出现一次明显下降。最后一行是海平面等效高度，中期阶段海平面最低，意味着冰量最大。综合来看，中期阶段北半球中纬度出现了大范围的同步干旱。
图4 ：这张示意图画出了三个阶段西风带和冰盖的空间变化。早期阶段，西风带偏北，把水汽送到高纬度，帮助冰盖积累，但夏季日照强的时候冰盖也会融化一部分。中期阶段，西风带南移变弱，水汽送不到北方，伊比利亚和北非变得极度干旱，同时冰盖因为缺乏融化和得到大量降雪而长得特别大。晚期阶段，西风带重新北移，水汽又回来了，加上冰盖已经很大、不容易融化，最终形成了持续更久的10万年冰期旋回。图中还标出了各个阶段相关记录的位置，比如钻孔、湖泊、黄土剖面等。
Quan, X., Sánchez Goñi, M.F., Yin, Q., Kaboth-Bahr, S., Moal-Darrigade, P., Polanco-Martinez, J.M., Wu, Z., Bahr, A., Ducasou, E., & Lourens, L.J. (2026). Insolation-driven northern Atlantic westerly wind patterns shaped the mid-Pleistocene transition in three phases. Nature Communications. Advance online publication. https://doi.org/10.1038/s41467-026-74759-6
