众多代理重建提供了对晚期东亚季风后期变异性的一般见解。然而,挑战持续到精确评估对代理变化的绝对温度影响。在这里,我们使用两个独立的浅色热计基于细菌膜脂质和蜗牛壳的块状同位素,在西方中国西部黄土高原的同一部分中,建立了过去大约21,000年的稳健地面表面温度记录。我们的独立温度记录始终揭示(i)最后一个全新世和晚期冰川最大和(ii)逐渐冷却全新世之间的地表温度相似,这与气候模型预测形成了鲜明对比。我们提出,脱水层的土壤水分可用性变化会调节代理记录的土地表面温度。土地表面能量分配模型证实了这种机制,表明在将代理记录与气候模型输出进行比较时,应正确考虑土壤水分可用性的影响。