石筍在東亞夏季風(fēng)軌道及千年尺度變率研究中的進(jìn)展

陳中亞

摘 要：東亞地區(qū)石筍δ18O值一般指示季風(fēng)強(qiáng)度變化，δ18O負(fù)向漂移表示夏季風(fēng)增強(qiáng)，降水增多，氣候溫暖濕潤；反之亦然。石筍記錄對了解亞洲季風(fēng)氣候驅(qū)動機(jī)制、軌道尺度和千年尺度事件變化規(guī)律有巨大潛力。研究發(fā)現(xiàn)：亞洲夏季風(fēng)強(qiáng)度變化具有強(qiáng)烈的歲差旋回特征，在過去12萬年中，千年尺度事件共有25個，每個事件的發(fā)生年齡與強(qiáng)度均與格陵蘭冰芯記錄相對應(yīng)，證明了低緯與高緯氣候在千年尺度上的遙相關(guān)效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：東亞季風(fēng) 軌道尺度 千年事件 研究進(jìn)展

中圖分類號：P53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0167-02

第四紀(jì)氣候變動頻繁，呈現(xiàn)一系列旋回變化特征，地球軌道三要素的周期性變化引起地球大氣圈頂部太陽輻射緯度和季節(jié)配置的變化，從而驅(qū)動氣候波動[1]。

亞洲季風(fēng)是全球氣候系統(tǒng)中最為活躍的組分之一，與南北兩極氣候變化和低緯度區(qū)海洋系統(tǒng)密切相關(guān)[2]。軌道尺度的季風(fēng)動力學(xué)機(jī)制是第四紀(jì)古氣候的熱點(diǎn)之一。同時，相對于軌道尺度的氣候波動，千年尺度氣候變化直接涉及人類生存發(fā)展，更需要盡快研究。

東亞地區(qū)石筍δ18O負(fù)向漂移表示夏季風(fēng)增強(qiáng)，降水增多；反之亦然[3]。洞穴石筍高分辨率記錄能夠建立具有獨(dú)立時標(biāo)的長時段的高分辨率季風(fēng)記錄。該文在此基礎(chǔ)上總結(jié)了目前石筍在亞洲夏季風(fēng)軌道和千年尺度事件研究中的進(jìn)展。

1 季風(fēng)軌道尺度變率

石筍記錄表明亞洲夏季風(fēng)強(qiáng)度變化具有強(qiáng)烈的歲差旋回特征，與北半球65°N處太陽輻射曲線在強(qiáng)度和時間上基本一致。支持了季風(fēng)變化直接響應(yīng)于太陽輻射的假說。石筍記錄與Vostok冰川δ18O記錄的北半球冰量信號對比表明：亞洲夏季風(fēng)強(qiáng)度變化并不直接受控于北半球高緯度區(qū)冰量進(jìn)退變化，與低緯度區(qū)海氣耦合及水文循環(huán)密切相關(guān)[4，5]（如圖1）。

2 千年尺度變率

2.1 強(qiáng)季風(fēng)事件

類似格陵蘭interstadials/stadials的概念，程海等提出亞洲夏季風(fēng)強(qiáng)段和弱段的概念[6]。格陵蘭冰芯完整地記錄了末次冰期千年尺度的24個GIS（Greenland interstadials events）事件。同樣，在石筍中可以找出千年尺度的CIS（Chinese interstadial events）事件。

石筍記錄總共確認(rèn)了49個強(qiáng)季風(fēng)CIS事件。每個事件的發(fā)生年齡與強(qiáng)度均與格陵蘭冰芯記錄相對應(yīng)，反映了地球氣候內(nèi)部重組廣泛地影響了北半球廣大地區(qū)氣候變化，證明了低緯與高緯氣候在千年尺度上的遙相關(guān)效應(yīng)（如圖1）。

2.2 弱季風(fēng)事件

2.2.1 Heinrich事件

北大西洋冰漂碎屑事件（Heinrich事件，簡稱H事件）是末次冰期一系列的氣候突變事件，劇烈降溫之大，對全球氣候影響深遠(yuǎn)[7]。

冰筏事件在石筍δ18O曲線上有明顯的反應(yīng)，這些冰筏事件之間石筍記錄的東亞季風(fēng)H事件與格陵蘭冰芯有很好的對應(yīng)關(guān)系，在石筍δ18O曲線上呈現(xiàn)特別明顯的正偏特征。說明末次冰期東亞季風(fēng)環(huán)流強(qiáng)度與極地溫度變化在千年尺度上遙相關(guān)[8，9]。兩條氣候曲線在同一氣候事件處的持續(xù)時間、相對振幅方面也基本一致。因此，δ18O記錄進(jìn)一步證實(shí)了這些千年尺度轉(zhuǎn)變事件及其突變點(diǎn)的全球性意義[10]（如圖1）。

2.2.2 新仙女木事件

新仙女木事件（YD事件）是末次冰消期全球氣候變暖過程中的一次千年級降溫事件[8]。盡管對YD事件發(fā)生的時間、分布區(qū)域等問題已有基本一致的認(rèn)識，但是關(guān)于該事件的驅(qū)動機(jī)制仍有諸多不同的觀點(diǎn)。大多研究認(rèn)為該事件并非太陽輻射變化引起的地球外部驅(qū)動，而是地球內(nèi)部驅(qū)動的結(jié)果，即淡水注入北大西洋引起溫鹽環(huán)流變化的結(jié)果；另有研究認(rèn)為熱帶海洋通過ENSO進(jìn)行海氣耦合作用，從而驅(qū)動了氣候變化[11]。

2.2.3 全新世弱季風(fēng)事件

董哥洞石筍記錄了8次弱季風(fēng)事件，總體上，存在8個夏季風(fēng)減弱期，分別為0.5，1.6，2.7，4.4，5.5，6.3，7.2和8.3kyB.P，弱季風(fēng)期持續(xù)時間1～500年，間隔大約為1.2ky[12]。

其中，8.4～8.1kyBP和4.4～3.9kyBP兩次事件的降幅和持續(xù)時間較大。8.4～8.1kyBP的弱夏季風(fēng)事件是整個全新世最劇烈的變冷事件，在北半球中高緯及熱帶海洋都有記錄，可以與格林蘭冰芯記錄的8.2ky事件對比。可能是由勞倫蓋德冰蓋融水引起的；4.4～3.9kyBP的弱夏季風(fēng)事件在格林蘭冰芯雖然沒有記錄，但在中國各地多有報(bào)道。董哥洞石筍顯示夏季風(fēng)強(qiáng)度在幾十年內(nèi)迅速下降，氣候發(fā)生極大改變，這可能導(dǎo)致4.0kyBP中國新石器文明的滅亡[13]。

3 結(jié)語

通過石筍高分辨率記錄對亞洲季風(fēng)氣候驅(qū)動機(jī)制、軌道尺度和千年尺度事件變化規(guī)律進(jìn)行的研究表明：

東亞夏季風(fēng)強(qiáng)度變化具有強(qiáng)烈的歲差旋回特征（2.3萬年周期），而4.1萬年和10萬年周期信號不明顯。石筍記錄支持了季風(fēng)變化直接響應(yīng)于太陽輻射的假說；

石筍記錄表明在過去22萬年中，千年尺度的強(qiáng)季風(fēng)事件共有49個，每個事件的發(fā)生年齡與強(qiáng)度均與格陵蘭冰芯記錄相對應(yīng)。同時強(qiáng)季風(fēng)事件在石筍中也有較好的顯示。

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