中全新世云南寻甸地区气候演化与冷干事件的石笋记录

通过对云南寻甸XR1石笋进行TIMS-U系测年、氧碳同位素和沉积速率变化分析,重建了寻甸地区中全新世季风气候演化模式:(1)8.0～6.0 ka BP为温暖湿润期;(2)6.0～5.1 ka BP为气候突变期,温湿向冷干转变;(3)5.1～2.1 ka BP为气候恢复期,气候从冷干逐渐恢复到中全新世正常的气候水平.XR...     

同步变化的东亚季风和印度季风:来自年层石笋氧同位素的证据

印度季风和东亚季风是亚洲季风的两个子系统.现代器测数据和地质历史重建记录均证明两个季风在季节和轨道尺度上具有相同的特征.然而,在年一年代际尺度上,两者的相互关系尚不清楚.笔者通过比较两个分别来自印度季风区(阿曼Defore洞)和东亚季风区(中国和尚洞)的超高分辨石笋氧同位素序列,研究780 a以来印度和东亚季风变化及其相互作用.阿曼石笋氧同位素记录印度季风的变化,而和尚洞石笋δ18 O则是东亚季风变化的指示器.笔者发现,在年代际尺度上阿曼石笋和中国石笋具有相同的氧同位素组成变化特征,同时反映了亚洲季风的强弱变化,表明了印度季风和东亚季风变化是同步的.     

中全新世云南寻甸地区气候演化过程及其驱动机制初步研究

通过对云南寻甸仙人洞XR1石笋进行TIMS-U系测年、氧碳同位素、有机碳含量分析,重建了寻甸地区中全新世季风气候演化模式:(1)8.0～6.0kaB.P.为温暖湿润期;(2)6.0～5.1kaB.P.为气候突变期,气候由温湿变为冷干;(3)5.1～2.1kaB.P.为凉干期。通过石笋有机碳含量与石笋δ18O记录对比,认为石笋有机碳可以反映气候变化,但是存在滞后效应。最后,利用XR1石笋δ18O记录与北半球33°N太阳辐射量,本文初步分析了云南寻甸地区中全新世气候变化的驱动因素:寻甸地区中全新世气候的整体变化趋势受33°N太阳辐射量控制,同时受中全新世火山活动的影响。      

晚更新世东亚季风气候不稳定性的洞穴石笋同位素证据

据南京汤山葫芦洞石笋的23个热电离质谱测年结果和分辨率达100-200a的氧、碳稳定同位素测试数据，讨论了75-35kaBP期间东亚季风气候的高频振荡特征。石笋氧同位素值的波动范围介于-9.165‰～5.456‰之间，相邻峰谷的变幅可达2‰～3‰，由其构成的16个气候不稳定性事件与格陵兰冰心δ^18o记录中IS8-IS20和北大西洋冰漂碎屑事件H4-H6有良好的对比关系，揭示了东亚季风气候变化与高纬极地大气温度变化存在着动力机制上的联系。石笋碳同位素记录呈现类似于δ^18O记录的高频振荡形式，反映了洞穴了覆植被类型对存在着动力机制上的联系。石笋碳同位素记录呈现类似于δ^18O记录的高频振荡形式，反映了洞穴上覆植被类型对气候变化的快速响应。石笋稳定同位素曲线上72ka BP左右的快速降温事件与印度尼西亚Toba火山喷发事件基本一致。有可能说明是更新世全球气候事件的发生并非单一源于北大西洋深层水体的变化。     

中国近2000年来气候变化石笋记录研究进展

哥本哈根气候大会的召开,使得近2 000年来的气候变化研究倍受关注。本文对气候变化石笋记录,尤其是我国近2 000年来气候变化石笋记录取得的主要成果进行了总结。已有研究的进展主要在于:发现在中国季风区石笋记录中存在近2 000年来的一系列气候事件,并对其进行了高分辨率重建;对地区热月温度进行了年分辨率的重建,以及通过集成研究发现了"环流效应"等等。但以往的研究仍存在石笋古环境代用指标机理、年代学以及区域代表性石笋记录研究不够等问题。为此,文中提出了加强年际分辨率氧同位素古环境机理,特别是大气降水到石笋的一整套迁移变化过程的研究,以及与其他古环境代用指标的响应机理进行综合研究,加强近2 000年来石笋年代学研究和加强区域性代表性石笋记录研究等建议。     

石笋氧同位素指示东亚季风大尺度环流特征

利用湖北清江和尚洞的两支具有精确年代的年层石笋,建立了20世纪逐年的石笋氧同位素序列,讨论东亚季风石笋氧同位素的气候指示意义。与现代气象观测资料对比,发现近100年来和尚洞石笋 δ18O 与当地年总降水量和年均温度的相关性并不显著,但与指示东亚季风环流特征的西太平洋副热带高压指数(WPSH)以及相对应的太平洋年代际振荡指数(PDO)相关性好。在年际和年代际尺度上,当太平洋年代际振荡处于正(负)相位时,副热带高压加强(减弱),石笋的 δ18O 相对偏正(负)。因而,石笋 δ18O 反映了东亚季风大尺度环流特征。     

南京汤山洞穴石笋稳定同位素指示的气候与环境意义

对南京汤山葫芦洞南壁钙板上一支长８２ｍｍ石笋进行了高精度热电离质谱（ＴＩＭＳ）定年及氧碳同位素分析。结果表明,该支短石笋生长时段长达３００ｋａ左或（距今４６３～１５９ｋａ）,其底部年龄进一步证实南京直立人生存时代早于４５０ｋａＢＰ。δ＾１３Ｃ值在ＭＩＳ６／７界线上的显著漂移揭示了一次土壤侵蚀事件,结束了洞穴文化层的堆积历史。     

北京石花洞石笋500年来的δ￣（13）C记录与古气候变化及大气CO2浓度变化的关系

通过对采自北京石花洞石笋近５００年来分辨率为３～５年的δ１３Ｃ记录的研究,我们发现水动力条件的改变和近代大气ＣＯ２浓度的改变均对石笋的δ１３Ｃ值有影响,当气候湿润,降雨量增加时,洞穴包气带水的下渗速度加快,在石灰岩裂隙中滞留的时间缩短,ＣａＣＯ３的溶解量减少,造成渗出δ１３Ｃ水的值变轻。包气带水的补给速度增加,也可能使得溶液的ＣＯ２分压降低,造成石灰岩ＣａＣＯ３溶解减少。另外,洞内滴水和渗出水中ＣＯ２的逸出量与供水速度呈反比。滴水速度加快,ＣＯ２逸出量相对降低,沉淀出来的ＣａＣＯ３的δ１３Ｃ值偏轻。通过与δ１８Ｏ记录的对比,δ１３Ｃ记录也反映３０～４０年降雨量变化的周期,为这一地区夏风变化的规律提供佐证。近５０年来的δ１３Ｃ记录,反映了人类活动造成大气ＣＯ２浓度升高的现象。从１９４０年到现今,石笋的δ１３Ｃ值从－６．７‰降低到－８．１‰,降低速率每年为－０．０２８‰,直接反映了这一时期大气ＣＯ２的δ１３Ｃ值的变化。这一结果与其它研究相吻合。利用精细的、分辨率高达几年的δ１３Ｃ记录可以为岩溶作用与碳循环的研究提供有效手段。      

9.6~6.0ka B.P.阿曼降水重建及其与中国南方降水的对比

了解东亚季风和印度季风及其变化特征并认识它们的活动规律, 有利于提高预报季风变化及区域降水的准确性。虽然最近几十年两个季风区提取的高分辨率古气候记录较多, 但气候意义明确且可进行比较的记录尚不多见, 限制了印度季风和东亚季风的对比及其动力学机制的探究。本文利用分别来自阿曼南部、北部的两个具有精确年代的石笋氧同位素记录, 高分辨率重建了全新世早-中期印度季风区阿曼的降水序列, 比较了同期印度季风降水与东亚季风降水的差异。研究结果表明, 9.6~6.0ka B.P. 期间阿曼降水总体上呈波动增加的趋势, 与东亚季风区的中国南方降水变化基本同调。早-中全新世的弱厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)可能是印度季风和东亚季风变化保持一致的原因。因为ENSO对两个季风系统的影响不同, 强ENSO时可导致两者间的差异; 弱ENSO时, 则因其对两个季风系统的影响较小, 使得两者间的差异并不明显。太阳变化驱动的ITCZ南北移动应是阿曼和中国南方降水同步变化的主要原因。     

罗布泊盐湖过去2000a气候变化曲线的全球对比

根据近年来对过去2000a气候变化研究成果,通过遥感方法将罗布泊盐湖近2000a气候变化记录与不同地区、不同类型的气候变化曲线进行对比分析,探索了现代盐湖对气候事件的响应机制,并证明了罗布泊盐湖沉积物的气候变化曲线具有明确的古气候意义.研究表明在公元1300~1500a区间,罗布泊盐湖气候记录与北半球千年来地面空气温度变化的相关性大于0.8;千年尺度变化与古利雅冰芯曲线较一致,气候变化趋势是缓慢上升;600a以来,与北京石花洞石笋微层记录曲线有较好的相关性;相对于北半球区域气候,在公元13世纪前后出现过滞后现象.     

叶尔羌河源流区近50年来年径流变化及其对气候变化的响应

  基于新疆卡群水文站和塔什库尔干气象站1959～2005年的观测资料,运用小波分析和统计分析相结合的方法,从多时间尺度研究叶尔羌河源流区近50年来年径流的非线性变化趋势,以及径流对气候变化的响应。结果表明: 1）年径流、气温和降水的主要变化周期几乎一致,年径流和年降水量都存在24年的主要变化周期,而年平均气温则是23年。2）年径流量表现出具有时间尺度依赖性的非线性变化趋势,与区域气候变化密切相关。3）年径流变化是区域气候变化响应的结果,从8（2³）年、4（2²）年和2（2¹）年时间尺度上来看,年径流量与年平均气温和年降水量之间存在显著的线性相关关系。     

洞穴碳酸钙微层理在中国的首次发现及其对全球变化研究的意义

研究我国北部季风气候区石笋的微生长层及其气候意义，在北京石花洞石笋中发现微生长层。通过年代测定、气候事件控制分析，初步提出了石笋微层的年层时标含义及层厚变化主要响应降水变化的气候意义。试图利用微层的层厚－降水响应关系，重建北京地区最近1130年来干湿变化的年分辨率趋势，通过功率谱分析发现136年、50年、16～18年、11年、5．8年的降水周期变化。     

Precise dating of the Dansgaard-Oeschger event 4 and its sub-cycles: Evidence from a stalagmite from Xianyun Cave in Longyan City,Fujian Province

The Dansgaard-Oeschger event 4(DO4 event) is a significant warming event that occurred in the late Marine Isotope Stage 3. At present,there are different understandings about the detailed characteristics and internal structures of the DO4 event. Based on 6 precisely-dated ²³⁰Th ages and 188 oxygen isotope data of a stalagmite(No.XYⅢ-28)from the Xianyun Cave,Fujian Province,we present δ¹⁸O time series with an average resolution of 7 yr from 29.13 to 27.94 kyr B.P. Our new stalagmites δ¹⁸O records uncover the detailed processes of the DO4 event. The onset and end time of the DO4 event recorded by the stalagmite δ¹⁸O is 28.83±0.06 and 28.46±0.06 kyr B.P.,respectively, and the duration is 0.37±0.06 kyr. Differential with abrupt change of NGRIP ice core δ¹⁸O record at the onset of DO4 based on the GICC05 layer count time scale,the Xianyun Cave δ¹⁸O shows a relatively slow change. The Xianyun stalagmite δ¹⁸O values negatively shift by 0.4‰ within 145±60 yr,which indicates that the Xianyun Cave was likely affected by the ocean-atmosphere coupling of the tropical. In addition,the Xianyun stalagmite δ¹⁸O reveals a series of sub-million-scale summer monsoon enhancement events in and around the DO4 event,corresponding to the NGRIP ice core δ¹⁸O record and the Arabian Sea basin record. Our results suggest that the East Asian summer monsoon is related to the north-high latitude temperature and the ITCZ position changes on the sub-millennium-scale event.     

DO4事件的精确定年及亚旋回特征: 来自福建龙岩仙云洞石笋的证据*

DO4事件(Dansgaard-Oeschger event 4,简称DO4事件)是发生在MIS3阶段后期的1次明显升温事件。根据福建仙云洞石笋(编号XYⅢ-28)300~500 mm层段6个高精度²³⁰Th年龄和188个氧同位素数据,获得了29.13~27.94 kyrB.P.时期平均分辨率达7 yr的东亚夏季风强度的演变过程数据。该石笋 δ¹⁸O 记录的DO4事件起止时间为28.83±0.06~28.46±0.06 kyr B.P.,持续时间为0.37±0.06 kyr。相对基于GICC05年层计数时标NGRIP冰芯 δ¹⁸O 记录在DO4开始阶段的突变特征,仙云洞石笋记录的DO4事件开始阶段 δ¹⁸O 值在145±60 yr内偏负0.4‰,表现为相对缓慢的变化特征,这说明仙云洞所处的中国东南沿海地区有可能受到热带低纬海气耦合的影响。此外,仙云洞石笋 δ¹⁸O 记录揭示了在DO4事件内部及附近存在一系列的百年至十年际尺度夏季风增强事件,与格陵兰冰芯 δ¹⁸O 记录、阿拉伯海海盆反照率记录的DO4事件亚旋回结构在定年误差范围内相对应,表明东亚夏季风强度与北高纬温度变化和ITCZ(赤道辐合带)位置移动在百年至十年际尺度上存在紧密的联系。     

张掖地区近35年来的气温变化

利用张掖地区6个气象站1970～2004年月平均气温、月平均最高、最低气温资料,采用气候倾向率、滑动平均、Mann-Kendall、小波分析等方法对张掖地区近35年的气候变化特征进行分析。结果表明：（1）1970～2004年张掖地区的气温呈现出明显的上升趋势,其中民乐站增幅最高,临泽站增幅最低,平均气温倾向率为0．491℃／10a,且冬季气温增长更为显著;（2）近35年张掖地区的变暖与西北地区同步,但明显早于中国及全球,且升温幅度更大;（3）分析认为,张掖地区目前仍处于气温上升、降水量减少的暖干条件,即气候的未转型区。     

洞穴化学沉积物的古环境记录研究进展

洞穴化学沉积物古环境重建是第四纪全球变化研究的一个热点。与其它陆地古环境信息载体相比,洞穴滴石石笋具有分布广、时间跨度大、生长机制对环境敏感、适用于U系测年等特点。本文从稳定同位素、石笋微层和微量元素等气候替代指标出发对该领域的研究现状进行了综述: 近年来,国内外在该领域的研究已取得了长足的发展,重建了不同地区不同时间尺度的古环境; 发现了气候变化过程中的一系列冷事件;探讨了东亚季风的演化规律。但仍然存在分辨率不高、研究缺乏系统性以及δ18O与温度的关系不统一等问题。针对这些不足,作者认为要进一步加强该领域的基础研究,寻找新的古气候指标,建立合理的指标体系等方面的工作。      

过去全球变化研究中环境地球化学进展

由于自然档案中稳定同位素组成对气候变化的有效指示作用,环境地球化学研究对古全球变化研究起着十分重要的作用,长期以来被看成古全球变化科学的基石。本文从时间尺度、空间尺度和气候驱动因素等方面的环境地球化学研究,论述了近年来取得的一些新进展。     

赣北石笋记录的新仙女木事件

新仙女木事件（Younger Dryas,简称YD）是末次冰消期升温过程中发生的一次北半球急剧降温事件,目前全球范围多个地区的地质记录中均有发现该事件的印记。然而,受限于定年误差或采样分辨率等因素,关于YD事件的精确起止时间、精细内部结构和触发机制仍存在争议。本研究利用江西北部神农宫溶洞内一支文石石笋SN29（总长度426 mm,其中距离顶部220~388 mm用于本研究）,通过高精度²³⁰Th定年和氧、碳稳定同位素测试分析,建立了13614~10811 a B.P.期间平均分辨率12年的石笋氧同位素（δ¹⁸O）变化序列。该记录最为显著的特征是δ¹⁸O值在12851~11575 a B.P.时段偏正1.7 ‰,指示了一次显著的弱季风突变事件,响应于北大西洋YD事件。SN29为高铀含量文石石笋且生长速率较快,精确界定了响应于YD事件的东亚弱季风事件的起止时间和精细内部结构。结果表明：YD期间,SN29记录的东亚弱夏季风事件的开始时间为12851±16 a B.P.,经历了约249年;结束过程开始于11575±19 a B.P.,经历了约146年;整个YD弱季风事件共持续了1276±35年。东亚季风区各石笋δ¹⁸O记录的YD弱季风事件在误差范围内基本一致,且与格陵兰冰芯δ¹⁸O记录和低纬度其他记录的发生时间一致,支持YD时期东亚夏季风减弱事件可能是对大量淡水进入北大西洋导致径向翻转流减弱、北半球变冷、ITCZ南移的快速响应的假说。