中亞地處歐亞大陸腹地，遠離海洋，加之溫度變化劇烈，已成為顯著的干旱區之一。研究中亞地質歷史時期以來的水文氣候變化尤為重要，這有助于了解中亞的水文變化歷史，并為在全球變暖背景下預測這一地區未來降水趨勢提供參考。已有較多關于中亞全新世濕度重建的成果，而多數中亞全新世水文氣候記錄均來自中亞東部的我國新疆地區。這一區域目前的降水集中在夏半年，與中亞西部地區目前的冬半年降水模式形成對比。這引發了諸如降水季節性模態不同的中亞東西部地區過去的水文氣候變化是否同步、中亞地區何時經歷過何種氣候危機以及對社會發展的影響等問題。

中國科學院地球環境研究所極端氣候事件及影響團隊譚亮成課題組、中國科學院院士安芷生，聯合國內外科研人員，對采自吉爾吉斯斯坦費爾甘納盆地的石筍樣品進行研究。該研究通過集成石筍氧、碳同位素和Sr/Ca比值指標，構建了過去7800年中亞西部地區高精度測年、高分辨率水文氣候記錄。研究顯示，自中全新世以來，中亞西部地區呈現出逐漸變干的趨勢。這與當地考古遺址數量減少一致，亦與冬季降水主導的西亞和東地中海地區的石筍、湖泊和泥炭等地質生物記錄中指示的降水減少現象相符。而位于中亞東部的黃土、泥炭和孢粉等記錄指示全新世長期的增濕趨勢，這與西部地區的長期干旱形成對比。進一步的研究發現，這一差異歸因于中亞地區冬季和夏季西風急流對季節性太陽輻射的不同響應方式。全新世以來，北半球夏季日照減少，夏季西風急流在中亞上空加強并向南移動，導致以夏半年降水為主的中亞東部地區降水增加。相反，在以冬季降水為主的中亞西部地區，受北半球冬季日照增加的影響，冬季西風急流向北移動并伴隨著溫度上升，使得地中海風暴活動減少，減少了向中亞地區的水汽輸送，導致該地區冬季降水和積雪減少。這暗示著未來隨著冬季太陽輻射的持續增加和全球變暖，中亞西部到西亞這一地區可能面臨降水持續減少的威脅。

進一步，該研究通過對中亞西部干濕記錄的分析發現，該地區1400年、50-70年和20-30年的周期，可能與北大西洋的氣候波動相關，表明中亞氣候變化與全球氣候系統存在聯系。其中，百年-年代際尺度的干旱事件對該地區歷史和社會乃至跨歐亞文化交流產生了影響。例如，距今5180-5820年的超級大旱事件阻礙了中亞文化的擴張并延遲了沿史前絲綢之路綠洲通道的文化交往。大旱災后，降水的逐漸恢復促進了中亞青銅時代文明的繁榮即巴克特里亞-馬爾吉亞納文明的興起，并導致歐亞草原上的游牧民族向南遷移。此外，橫跨亞非歐三大洲的波斯帝國的興盛，恰好對應這一區域的氣候濕潤期。

該工作提供了中亞西部地區過去7800年精細的水文氣候背景，對探討該地區新石器時代以來的文化變遷具有積極意義。同時，該研究揭示的中亞東西部地區之間由軌道驅動的不同降水變化趨勢，有助于改進對這一生態脆弱區域未來氣候變化的預測模型。

近期，相關研究成果發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院戰略性先導科技專項等的支持。