全新世季風演化與突變事件的中國洞穴石筍記錄.pdf

1、亞洲季風環(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,開始于過去11500年,是人類文明發(fā)展的重要時期。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,與當前全球升溫下的環(huán)境特征相類似,但中全新世氣候的不穩(wěn)定性預(yù)示著未來全球氣候系統(tǒng)有可能發(fā)生突變,這將對全世界各國應(yīng)對未來氣候突變提出了新的挑戰(zhàn)

2、。中國是人口大國、農(nóng)業(yè)大國,絕大部分耕地位于東亞季風區(qū),強烈地受到季風降水的影響。季風降水變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響關(guān)系到今后我國社會長期穩(wěn)定與發(fā)展,因此深入研究亞洲季風在不同時間尺度(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)動機制顯得尤為重要。
　　 本論文選取中國季風區(qū)東北暖水洞、長江中游湖北三寶洞、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230Th年齡和4923個碳氧同位素,首次重建了中國南、北不同區(qū)域全新世以來具有獨立定年的、高分辨率的亞洲季風演化序列。通過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)記錄對比,探討了全新世中國季風降水的區(qū)域變化模式及其響應(yīng)機制。同時,與高緯冰芯、低緯海洋、陸地記錄對比,深入分析了亞洲季風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標的高分辨率記錄允許我們對氣候突變事件的結(jié)構(gòu)、時間、過

4、程進行解剖,論文就其驅(qū)動機制也做了初步討論。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)果表明中國石筍δ18O反映了大區(qū)域性夏季風環(huán)流特征。石筍δ18O偏負指示夏季風環(huán)流較強,降水偏多,反之亦然。大量的230Th年齡和石筍氧同位素結(jié)合年紋層計數(shù)結(jié)果重建了中國季風區(qū)全新世高分辨率、高精度季風環(huán)流演化序列,其長期趨勢伴隨著北半球太陽輻射的變化而變化。一系列千年、百年、十

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

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

7、個次級強季風事件組成,持續(xù)時間(由老到新)分別為60年、80年、53年?！?200年弱季風事件”開始過程變化快速,而結(jié)束過程相對緩慢。與樹輪△14C和北大西洋深海沉積記錄對比結(jié)果表明“8200年弱季風事件”的發(fā)生可能受太陽活動與北大西洋溫鹽環(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,無論在相對振幅上還是在長期趨勢上,都呈現(xiàn)較好的一致性,其相關(guān)系數(shù)高達r=0.95。這表明除了太陽輻射影響之外,