末次冰盛期东亚夏季风变化的重庆石笋记录

基于重庆小山岩洞XSY1石笋的5个²³⁰Th年龄和582个氧同位素数据,重建了23134~19345 a B.P.期间分辨率约6.5 a的东亚夏季风变化历史。此石笋δ¹⁸O记录的长期趋势逐渐负偏,在其上叠加了一系列千年-百年尺度季风振荡,呈现为4谷3峰的结构形态。重庆XSY1和南京MSD石笋δ¹⁸O记录在数百年尺度的反相关系表明冰盛期时东亚大陆东部水汽并非来自印度洋。与北高纬记录对比显示东亚季风的增强与减弱基本对应格陵兰温度的升高与降低时期,暗示在冰量最大时期东亚季风与北高纬气候仍密切联系。此外,XSY1的δ¹⁸O与冰芯¹⁰Be通量亦存在明显的对应关系,表明太阳活动对东亚季风的调控作用受冰量边界条件影响较小。功率谱分析结果显示出1011 a、722 a、460 a、337 a和163 a的周期,与太阳活动周期相近,进一步确认太阳活动对东亚季风的驱动作用。石笋XSY1与澳大利亚石笋MC-S2 δ¹⁸O记录在千年尺度呈反相位变化,表明冰盛期时东亚季风与全球其他气候系统的动力联系。

     

疏松质石笋碳酸盐的精确微区取样

高分辨率极端气候事件是古气候研究中的一个热点。作为重要的古气候信息载体之一的石笋,以其每年几十到几百微米的生长速率,为提取高分辨率古气候代用指标提供了可能。而可靠的微区取样则是石笋高分辨率分析的重要前提。本文利用美国New Wave微区取样装置,对微区取样技术在石笋碳酸盐中的应用进行了探讨。在年层并非平直的疏松质石笋表面,于40 μm取样步长内,成功获得了平均质量约为100 μg的石笋微区分析样品。所获得的年内分辨率样品可同时提供微量元素分析和稳定同位素分析。重点讨论了石笋微区取样过程中必须注意的样品固定和取样参数设置等关键问题,提供了有效收集石笋微区样品和避免样品交叉污染的方法。     

石笋碳酸盐热释光古温度计

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世纪逐年石笋碳酸盐热释光积分强度序列,调查石笋热释光对气温的响应。通过石笋热释光与现代仪器记录的气温观测资料的对比,发现和尚洞石笋保存的气候信息存在11~12年的滞后。HS4和HS6石笋热释光具有相似的变化特征,且分别与宜昌年均气温具有显著的正相关性(rHS4=0.41,rHS6=0.49; P<0.01); 将热释光与气温进行11年的滑动平均,两者的相关性分别提高到0.84(HS4)和0.93(HS6)。基于以上观察,我们提出了一个新的古温度计。该温度计精度高(±0.2℃),使用简便,对定量重建过去气温变化历史具有潜在的应用价值。     

神农架全新世东亚季风演化及其热带辐合带控制*

文章基于湖北神农架山宝洞3支石笋的13个²³⁰Th年龄和505个氧同位素数据,建立了全新世8.45~0.46kaB.P.东亚季风降水序列,其长期演化趋势与33°N夏季太阳辐射能量变化曲线基本一致。神农架山宝洞与阿曼Qunf洞和贵州董哥洞的石笋高分辨率δ¹⁸ O记录整体相关(r 分别为0.75和0.94), 说明全新世东亚季风、印度季风系统的演化主要受控于同一驱动机制,即北半球夏季太阳辐射控制下赤道热带辐合带逐渐南移,导致亚洲季风降水持续减弱。功率谱分析表明:5ka以来山宝洞石笋记录具有显著的550a周期旋回,与树轮Δ¹⁴ C和北大西洋温盐环流周期基本一致。     

云南华坪全新世大暖期百年尺度的季风气候的石笋记录

通过对云南华坪葫芦洞FL4石笋进行高精度的ICP—MS—230Th/U测年和高分辨率的碳、氧同位素分析,建立了该地区6 060-4 185 a BP间高分辨率的西南季风气候变化时间序列,进而揭示了该时段发生的3次季风减弱事件。 这3次百年尺度（持续时间为90～240a）的干旱寒冷事件,分别发生在6 060－5 950 a BP、5 380－5 140 a BP、4 810-4 620 a BP,呈台阶状演变;而石笋的碳同位素记录揭示了2次强降水事件,分别发生在5 503－5 443 a BP和4 210-4 185 a BP,持续时间分别为25a和60a。石笋碳、氧同位素记录的西南季风减弱以及强降水事件明显受太阳辐射强度的控制。分辨率为3~10 a的碳、氧同位素记录表明,在百年尺度的西南季风气候变化上,叠加了一系列十年尺度的气候突变事件,呈锯齿状的高频波动。这些短时间尺度的季风气候波动事件与树轮14C 残差、冰芯记录极为相似,反映低纬度地区石笋记录的季风气候与高纬度及北极地区的气候具有极好的可比性,可能主要是受中低纬度太阳辐射强度以及北半球大气环流的影响,太阳辐射强度的变化是控制印度季风的快速推进或退出(萎缩)以及百年尺度上的气候波动的主要动因。      

黔桂地区最近16万年高分辨率石笋记录的气候事件

全球变化研究是当今地球科学最前沿的课题。要了解地球系统长期演变的动力过程 ,预测未来气候变化 ,就必须首先研究和重建最后 2次冰期高分辨率的气候变化历史。本项研究选择中国南方广西、贵州地区几个大型石笋 ,在沉积学研究的基础上 ,采用碳氧稳定同位素、α谱U系法、TIMSU系 (2 3 0 Th/2 3 4U)法等方法提取高分辨率的气候记录。本区 16万年来石笋气候记录可以与海洋记录的16阶段进行对比。末次冰期的起始点及终止点通过石笋记录分别确定为 (130 1± 1 0 )kaB P 及(11 2± 0 1)kaB P ,其准确性大大高于目前其它记录。所揭示的Heinrich型气候波动事件 ,其时限分别为 :H114～ 15kaB P ,H2 2 1～ 2 3kaB P ,H32 5～ 2 7kaB P ,H44 1～ 42kaB P ,另外在 35～ 37kaB P 也存在振幅很大的冷事件 ,与北大西洋沉积及格陵兰冰芯记录可以逐一对比。长周期的气候旋回以及短期的突变事件 ,在时限上所谓存在几千年以上滞后或超前 ,可能是测试方法和测试对象的不同带来的差错 (包括测试误差 ) ;具有全球意义的一些气候突变事件 ,在发生的时间上可能都具有同时性。这种短期突变事件发生的动力机制问题 ,可能也是目前人类尚未识别出来的天文因素的驱动所致。     

云南寻甸地区最近八千年气候环境变迁

通过对云南寻甸白石岩仙人洞1号石笋进行高精度TIMS-U系测年和氧碳稳定同位素分析,重建了寻甸地区中全新世8.0ka以来高分辨率古气候演化序列.石笋剖面的碳氧同位素记录揭示,云南寻甸地区自8.0kaB.P.以来的气候演化可以分为三个气候期:(1)8000~6000aB.P.为温暖湿润期,夏季风强盛,气温较高,降水丰沛,石笋的氧碳同位素偏负;(2)6000~5200 a B.P.为季风气候衰退期,在这期间气温和降水都发生了较大变化,气候由温湿变为冷干,石笋氧碳同位素持续偏正;(3)5200~2100aB.P.凉干气候期,这一时期气候基本稳定,东亚季风对气候影响较大,但气温和降水都低于第一个气候稳定期.     

桂林全新世石笋高分辨率δ13C记录及其古生态意义

桂林地区３个石笋分辨率达１０～１００ａ级的δ_１３Ｃ记录表明,全新世时期的古生态可以划分为森林植被由兴盛至退化(气候由暖湿至干凉)的３个旋回。早中期旋回人类活动影响较小,晚期旋回影响大,由于人类持续地对森林的破坏,草类植被得以生长,石漠化增强,石笋的δ_１３Ｃ值急速上升以后,很难再回复到全新世中期的水平。δ_１３Ｃ值大幅度跳跃式的下降,可以确定末次冰期旋回冰消期的终止点,其时限为１０ ７００ａＢ．Ｐ,与δ_１８Ｏ记录完全吻合,也可以与海洋氧同位素以及其它记录进行对比。     

神农架石笋记录的近200年东亚季风变化及其ENSO响应

通过湖北省神农架永兴洞石笋(编号:YX92)230Th年龄和纹层计数年代学研究,建立了1788AD-1956AD时段年际分辨率石笋氧同位素序列。该序列δ18O值变化范围为-9.70‰~-7.87‰,最大振幅约达1.83‰,呈现显著的年代际尺度振荡旋回特征。功率谱分析结果揭示存在显著的60~70年准周期信号。该记录与同区域和尚洞石笋δ18O曲线具有很好的重现性,说明其可能受控于共同的气候因子,指示了东亚夏季风大尺度环流特征。将石笋重建的东亚夏季风指标与全印度夏季降水量指示的印度夏季风指数对比,结果显示两者在年代际旋回特征上具有很好的相似性,但是呈反相位关系。进一步与ENSO指数对比,发现东亚夏季风年代际尺度变化与ENSO存在密切联系,表现为东亚夏季风增强,对应于ENSO暖期,反之亦然。因此,东亚季风与印度季风在年代际尺度上的反相位关系可能源于两者对ENSO机制的不同响应。