石笋由于其可以进行精确的U/Th定年和可获取连续的高分辨率的多种代用指标，成为了研究古气候变化的重要地质载体之一，并被广泛的应用于刻画不同时间尺度的气候事件及探索气候内部的变化规律。但由于多方面因素的影响对于石笋氧-碳（δ18O-δ13C）同位素的解译还存在一定的争议，因此对于年轻石笋同位素记录，尤其是可与观测及模拟数据相校准的同位素记录的分析和解译就显得尤为重要。同时对于东亚季风区气候规律的探索一直是古气候研究所关注的热点之一，因此本研究首先建立了来自东亚季风区的三条近现代的年轻石笋记录，其中两条为来自中国东南地区广东省的牛鼻洞的记录，一条为来自于中国西南地区张家洞的记录；其次结合前人的研究成果，揭示了不同区域石笋同位素记录的气候学意义，以及控制其变化的机制因素；最后，进一步分析了不同区域近200年来石笋和树轮记录的空间分布特征及其控制因素。具体成果包括： 1）采集到的中国东南地区广东省牛鼻洞NB-2和NB-3石笋的δ18O记录，提供了最近120年以来东南地区降水季节性的变化历史。该地区的降水模式存在特殊性，即在季风爆发前也存在降水较多的时期（3-5月前汛期），故分析该地区笋δ18O所记录的气候含义时不仅要分析夏季风时期降水，也不能忽视分析非夏季风时期的降水。厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）事件是影响该地区降水的重要因素之一。将牛鼻洞石笋δ18O记录与观测资料对比分析表明，牛鼻洞石笋δ18O受到由ENSO调控的夏季风与非夏季风降水比例的影响。牛鼻洞石笋δ13C主要受到由气候变化引起的当地植被覆盖率变化的影响，同时人类活动如20世纪50年代末期的“大炼钢铁”运动，以及20世纪80年代后实行的改革开放政策，都影响到了当地植被疏密程度和大气中δ13C的变化，最终反映在石笋δ13C记录中。 2）采自中国西南地区四川省广元市张家洞的ZJD-Y2石笋的δ18O记录，提供了过去近129年西南地区大气环流的变化历史。全球气温逐渐升高，使得副热带雨带的主要位置南移，造成热带大气环流减弱，来自西南的水汽减少；西太平洋副热带高压（西太副高）西界指数的不断西伸对该地区水汽源区降水氧同位素（δ18Op）造成一定的影响，最终导致石笋δ18O的变化。而石笋δ13C与微量元素均反映的则是区域（局地）的气候因子的变化，δ13C的变化主要反映的是由于当地气候变化引起的局地植被的变化，微量元素则主要反映了当地季风时期降水量的变化。该石笋δ18O与δ13C在长时间尺度上呈现反相关关系，但在年尺度上，二者呈现一致变化，说明在长时间尺度上，δ18O的变化是受控于大气环流变化的影响，而在年际尺度上可能主要受控于局地的降水影响。而微量元素与δ18O在~1980年后显示出明显不同的变化趋势，可能反映了水文气候分离的现象，即由于该区域δ18O的变化是受控于大气环流变化的影响，而在1980年后，环流模式发生了改变，大尺度环流与局地降水之间发生了水文气候分异，导致了δ18O的变化与微量元素变化的不一致关系。 3）将中国东部和西南部已有的近100-200年以来的石笋和树轮δ18O数据分别进行空间对比分析。发现在东部地区石笋与树轮的相关性在空间上呈现“三极子”模态，即30°N左右的长江中下游区域的石笋及树轮记录与南、北方两“极”中的石笋δ18O记录呈反相关或相关性较差，究其原因，主要是由于中国东部夏季风时期“三极子”降水模式的影响。西南地区已发表的近100-200年来的石笋和树轮δ18O记录在空间上呈现一致偏重的趋势。说明该区域石笋及树轮δ18O记录主要反映大尺度环流的变化，同时在空间上越靠近中国夏季风边界地区的记录对大气环流的变化愈加敏感，其与研究洞穴张家洞的相关性也越好。将中国东部及西南地区石笋和树轮记录结合在一起进行分析，可知，石笋记录呈现全区一致性变化，说明中国季风区石笋记录均受到大气环流的影响；树轮由于其主要记录的是生长期的气候变化所以并没有呈现全区一致的变化趋势。 |
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