厄尔尼诺-南方涛动（El Nino-Southern Oscillation，ENSO）是当今气候系统中最主要的年际波动模式之一，它通过遥相关影响全球气候。深时古气候研究有望为ENSO的演化规律、遥相关机制及其对全球变暖的响应提供新视角。白垩纪是深时典型的温室气候时期，大气二氧化碳浓度远高于现代，这种背景下ENSO震荡是否活跃及其对彼时全球气候的影响，可为未来气候变暖提供参照。针对上述科学问题，我校地球科学与资源学院王成善院士团队高远教授，联合西南大学田兴副教授、北京大学胡永云教授团队、中国海洋大学蔡文炬院士与吴立新院士团队以及美国乔治梅森大学、美国布朗大学、成都理工大学研究团队，基于中国东北辽西地区早白垩世年纹层记录和CESM 1.2.2数值气候模式，对早白垩世ENSO的存在性和气候影响开展研究，取得如下主要认识：

1、早白垩世中国东北辽西四合屯地区的湖相泥页岩存在年纹层（图1），每个年纹层层偶由硅质碎屑纹层和有机质富集纹层，平均厚度105 μm。硅质碎屑纹层由粘土絮凝体和极细粒石英组成，受水流搬运沉积到湖泊中；有机质富集纹层富含K和Fe，是绿泥石和云母在较低能量条件下沉积的产物。

2、辽西四合屯地区年纹层形成与区域径流的季节性变化有关，雨季较强的径流带来更多陆源碎屑，而旱季较弱的水动力条件利于粘土和有机质沉积。因此将年纹层厚度作为早白垩世中国东北降水年际震荡的指标，对350个连续年纹层的时间序列分析显示2-4年ENSO周期，约6 cm长的Fe/Si记录（约600年）也显示了类似周期（图1）。

3、古气候数值模拟显示，早白垩世的中国东北地区存在类似季风的气候模式，夏季东南风带来湿润水汽，冬季则相对干燥。模拟显示早白垩世东北地区降水存在2.5-5.2年ENSO震荡周期，与地质记录一致（图2）。早白垩世ENSO以赤道地区表层海水温度异常和罗斯贝波正反馈驱动，以东亚大气环流为链接，通过遥相关作用影响东亚陆地气候（图3）。

4、对比表明，现代ENSO周期通常2-7年，而早白垩世ENSO活动频率更高为2-4年；早白垩世ENSO赤道太平洋表层海水温度和东亚陆地降水的年际震荡方差均高于现代（图2）。早白垩世高频率、高振幅的ENSO震荡可能源于更弱的沃克环流、更浅的温跃层、更高的海表温度和增强的海洋-大气耦合。这为未来全球变暖背景下的ENSO变化提供了参照，气候状态总体变暖可能导致ENSO变异性增强。

图1  早白垩世中国东北四合屯地区湖相年纹层记录及其厚度序列的ENSO频段变化

图2  古气候模拟显示早白垩世赤道表层海水温度与东亚大陆降水存在ENSO震荡

图3  早白垩世模拟降水及风场与3月ENSO震荡的相关性

本研究得到了国家自然科学基金（42222207 、42202108 、42488201、41972096）和高等学校学科创新引智计划（B20011）的联合资助。

研究成果发表在国际权威地学期刊《Geology》：Yuan Gao, Xing Tian, Yongyun Hu, Xiang Li, Wenju Cai, Jianming Qin, Jiaqi Guo, Xiaojing Du, Tyler Kukla, Daniel E. Ibarra, He Huang, Lixin Wu, and Chengshan Wang. 2026. Active El Nino-Southern Oscillation-like interannual variability 120 million years ago: Geology. 54: 3-8.

全文链接：https://doi:10.1130/g53646.1.