南半球西风带直接影响南半球中纬度气候，并对全球碳循环过程有重要调控作用。因此，理解南半球西风带变化对预测未来气候至关重要。早期研究认为南半球西风带具有纬向对称的特点。然而，再分析数据表明，现代南半球西风带在南太平洋的强度、位置及结构等特征，无论在时间变率还是空间分布上，都明显不同于南大西洋、印度洋等区域，但这一现象是否长期存在尚不明确。因此，全面揭示南太平洋西风带的演变历史是深入认识南半球西风带演化规律及其气候效应的关键。

针对上述科学问题，我校海洋学院吴怀春教授团队及其团队成员盖聪聪副教授，联合南方科技大学刘青松讲席教授团队、崂山实验室刘海龙研究员团队、德国奥尔登堡大学Torben Struve博士、澳大利亚国立大学Andrew P. Roberts教授、及我校海洋学院李逸文、朱晨光、陈艳虹副教授等国内外同行，依托综合大洋钻探计划（IODP）329航次在中纬度南太平洋钻取的U1370站位沉积物，通过岩石磁学、地球化学和古气候数值模拟等方法，对17-2 Ma期间南太平洋沉积物中风尘组分开展系统性研究，取得了以下主要成果和认识：

1、南太平洋风尘组分的物质来源在8.4 Ma发生变化。在沉积物岩石磁学、元素地球化学、以及<5 mm风尘组分的Sr-Nd同位素数据的共同约束下（图1），发现8.4 Ma前南太平洋风尘沉积主要来自南美洲中部（19-32°S），8.4 Ma之后澳大利亚内陆则是主要的风尘源区。

图1  U1370站位的岩石磁学和地球化学结果

2、南太平洋风尘物源转变主要受控于高空西风结构。古气候数值模拟结果表明，早-中新世副热带急流异常强盛（图2），促进了南美洲中部风尘的抬升与绕极输送；随后中纬度西风重新占据主导地位，更有利于澳大利亚风尘的输送。

图2  模拟的中中新世200 hPa大气环流。在南太平洋上空，西风带的核部分裂为副热带急流和副极地急流两个分支

3、南太平洋西风结构与哈德雷环流有关，受到热带辐合带（ITCZ）的调控（图3）。8.4 Ma之前，南半球高纬冰盖大规模扩张，太平洋区域ITCZ位置更靠北，增强了哈德雷环流南支的经向环流强度，并导致南太平洋上空副热带急流显著增强；8.4 Ma以来，随着全球变冷，太平洋区域ITCZ向赤道方向移动，减弱了哈德雷环流南支和南太平洋上空副热带急流强度，中纬度西风急流重新确立其主导地位。

图3  太平洋区域大气环流和风尘沉积演化示意图

随着全球变暖，过去二十余年ITCZ位置不断北移。如果将中中新世作为未来变暖情景的地质类比，南半球西风带的纬向不对称性将显著增强。然而，这一西风结构变化对区域气候及全球碳循环过程的具体影响尚不明确，亟需结合古气候重建与高分辨率地球系统模型开展深入研究。

本研究受教育部基础学科和交叉学科突破计划（JYB2025XDXM803)、国家自然科学基金（42204080，92158208，42476202，92358302），高等学校学科创新引智计划（B20011），中央高校基本科研业务费（2652023001，292023030）等项目的联合资助。

上述研究成果发表于国际权威期刊《Science Advances》：Congcong Gai, Torben Struve, Andrew P. Roberts, Yiwen Li, Chenguang Zhu, Yanhong Chen, Jilin Wei, Wei Liu, Weijie Zhang, Hailong Liu, Huaichun Wu*, Qingsong Liu*. (2026). Evolution of Southern Hemisphere Westerly asymmetry since the early Miocene. Science Advances, 12, eaee0530.

原文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.aee0530