全新世季風(fēng)演化與突變事件的中國(guó)洞穴石筍記錄.pdf

1、亞洲季風(fēng)環(huán)流在全球水汽與能量循環(huán)中扮演著重要的角色,聯(lián)系著巖石圈、水圈、大氣圈以及生物圈,是全球氣候系統(tǒng)中重要的組成部分之一。全新世,開(kāi)始于過(guò)去11500年,是人類文明發(fā)展的重要時(shí)期。然而,全新世氣候變化并不穩(wěn)定,期間發(fā)生了數(shù)次氣候突變事件,如眾所周知的“8200年冷事件”。中全新世氣候溫暖濕潤(rùn),與當(dāng)前全球升溫下的環(huán)境特征相類似,但中全新世氣候的不穩(wěn)定性預(yù)示著未來(lái)全球氣候系統(tǒng)有可能發(fā)生突變,這將對(duì)全世界各國(guó)應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候突變提出了新的挑戰(zhàn)

2、。中國(guó)是人口大國(guó)、農(nóng)業(yè)大國(guó),絕大部分耕地位于東亞季風(fēng)區(qū),強(qiáng)烈地受到季風(fēng)降水的影響。季風(fēng)降水變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響關(guān)系到今后我國(guó)社會(huì)長(zhǎng)期穩(wěn)定與發(fā)展,因此深入研究亞洲季風(fēng)在不同時(shí)間尺度(軌道、千年、百年、十年、甚至年際尺度)的變化特征與其背后的驅(qū)動(dòng)機(jī)制顯得尤為重要。
　　 本論文選取中國(guó)季風(fēng)區(qū)東北暖水洞、長(zhǎng)江中游湖北三寶洞、西南貴州程家春洞和道觀洞14根石筍樣品進(jìn)行高精度ICP-MS230Th和高分辨率碳、氧同位素分析,共獲得了108

3、個(gè)230Th年齡和4923個(gè)碳氧同位素,首次重建了中國(guó)南、北不同區(qū)域全新世以來(lái)具有獨(dú)立定年的、高分辨率的亞洲季風(fēng)演化序列。通過(guò)與其它高分辨率洞穴石筍(湖北和尚洞、貴州董歌洞以及阿曼Qunf洞)記錄對(duì)比,探討了全新世中國(guó)季風(fēng)降水的區(qū)域變化模式及其響應(yīng)機(jī)制。同時(shí),與高緯冰芯、低緯海洋、陸地記錄對(duì)比,深入分析了亞洲季風(fēng)與全球氣候變化的內(nèi)在聯(lián)系。更重要的是東北暖水洞、西南程家春洞具有年紋層時(shí)標(biāo)的高分辨率記錄允許我們對(duì)氣候突變事件的結(jié)構(gòu)、時(shí)間、過(guò)

4、程進(jìn)行解剖,論文就其驅(qū)動(dòng)機(jī)制也做了初步討論。獲得的主要結(jié)論如下:
　　 (1)東北暖水洞、湖北三寶洞、貴州程家春洞和道觀洞石筍δ18O記錄較好的重現(xiàn)性結(jié)果表明中國(guó)石筍δ18O反映了大區(qū)域性夏季風(fēng)環(huán)流特征。石筍δ18O偏負(fù)指示夏季風(fēng)環(huán)流較強(qiáng),降水偏多,反之亦然。大量的230Th年齡和石筍氧同位素結(jié)合年紋層計(jì)數(shù)結(jié)果重建了中國(guó)季風(fēng)區(qū)全新世高分辨率、高精度季風(fēng)環(huán)流演化序列,其長(zhǎng)期趨勢(shì)伴隨著北半球太陽(yáng)輻射的變化而變化。一系列千年、百年、十

5、年尺度δ18O變化明顯疊加于這一長(zhǎng)期演變趨勢(shì)之上,間斷性干擾著亞洲季風(fēng)環(huán)流的變化。
　　 (2)南、北洞穴石筍δ18O記錄對(duì)比結(jié)果表明:(1)中國(guó)全新世適宜期開(kāi)始于距今9500年,結(jié)束于6500年左右,持續(xù)時(shí)間約3000多年,主要響應(yīng)于早中全新世北半球夏季太陽(yáng)輻射的高值期；(2)全新世東亞季風(fēng)與印度季風(fēng)在軌道.百年尺度上同相位變化。6500年以后,亞洲季風(fēng)區(qū)內(nèi)所有洞穴石筍δ18O值逐漸增加,表明季風(fēng)強(qiáng)度逐漸減弱。相反,南半球洞穴

6、石筍δ18O值逐漸減少,表明南美季風(fēng)逐漸增強(qiáng)。這種南北半球“See-Saw”的聯(lián)系表明了太陽(yáng)輻射誘導(dǎo)下的低緯熱帶輻合帶平均位置的南北移動(dòng)控制著季風(fēng)降水的變化模式。
　　 (3)具有鈾.釷年齡和年紋層時(shí)標(biāo)控制的東北暖水洞石筍δ18O記錄結(jié)合湖北青天洞石筍δ18O記錄精確的標(biāo)定了“8200年弱季風(fēng)事件”。該事件呈不對(duì)稱性“W”型結(jié)構(gòu),開(kāi)始于8260±10年,結(jié)束于8070±8年。整個(gè)過(guò)程持續(xù)了200多年,由兩個(gè)次級(jí)強(qiáng)弱季風(fēng)事件夾著一

7、個(gè)次級(jí)強(qiáng)季風(fēng)事件組成,持續(xù)時(shí)間(由老到新)分別為60年、80年、53年。“8200年弱季風(fēng)事件”開(kāi)始過(guò)程變化快速,而結(jié)束過(guò)程相對(duì)緩慢。與樹(shù)輪△14C和北大西洋深海沉積記錄對(duì)比結(jié)果表明“8200年弱季風(fēng)事件”的發(fā)生可能受太陽(yáng)活動(dòng)與北大西洋溫鹽環(huán)流共同作用。
　　 (4)在早全新世,神農(nóng)架三寶洞石筍與格陵蘭冰芯δ18O記錄,無(wú)論在相對(duì)振幅上還是在長(zhǎng)期趨勢(shì)上,都呈現(xiàn)較好的一致性,其相關(guān)系數(shù)高達(dá)r=0.95。這表明除了太陽(yáng)輻射影響之外,