洞穴天書

王世杰 羅維均

全球氣候變暖、極端氣候頻發……地球氣候變化成為了當前人類關心的熱門話題之一，尤其是未來的氣候變化。如何預測？地質學中最基本的方法之一，就是“將今論古”或“將古論今”，前者即在地質學研究的過程中，通過各種地質事件遺留下來的地質現象與結果，利用現今地質作用的規律，反推古代地質事件發生的條件、過程及特點。因此，過去全球氣候變化自然地成為了地質學家們研究的熱點。

目前，科學家們在地球上已發現了多種記錄地球氣候變化的“天書”（載體），如冰芯、黃土、石筍、樹輪、湖芯（湖泊沉積物）、海底巖芯和歷史文獻等。其中，喀斯特洞穴中生長的石筍由于其分辨率較高（數十年至月份）、分布范圍較廣、記錄連續完整、年代跨度較長（幾十萬年）、測年精度高（鈾系定年）以及受外界影響小等優點，已成為當前科學家們首選的良好古氣候研究物質之一，如貴州董哥洞、江蘇葫蘆洞、甘肅萬象洞等洞穴中的石筍研究已經取得了重要發現。通過分析其中的微層厚度、穩定碳氧同位素、微量元素等氣候代用指標，可較好地反演出區域古氣候變化信息。

通過對石筍這本“天書”的系統分析，科學家們讀出了許多重要的全球或區域氣候變化信息，如人類社會發展記錄、太陽活動或季風強度（降水量）記錄、氣溫記錄、地質災害（如地震）記錄、植被變化（類型或生物量）記錄等。

利用高分辨率的石筍，在精確測年前提下開展石筍氧同位素氣候重建，確立數千年以來的亞洲季風環流的降水變化與太陽活動、北半球溫度和中國溫度變化與中國過去文明演化之間的關系。發現在中世紀暖期亞洲季風增強，而在小冰期亞洲季風減弱；在唐朝最后60年和五代十國的前30年、元朝后期和明朝初期、明朝的最后幾十年，亞洲季風降水極其缺乏，氣候極端干旱，而北宋建立的前60年亞洲季風增強，從而以確切的古氣候記錄提出了氣候變化對中國歷史發展可能產生重大影響。還發現，在近2000年亞洲季風演化歷史中，在20世紀中期以前，太陽活動對亞洲季風降水的變化起著決定作用，太陽活動增強，亞洲季風強盛而且帶來的降水也增多；然而，在20世紀晚期（約1960年之后），亞洲季風區自然氣候降水發生異常，呈現溫度持續升高和亞洲季風降水逐漸減少的變化趨勢，人類活動導致了近50年來亞洲季風環流變遷和降水變化異常。

因此，我們在充分了解了過去氣候變化的條件下，結合有關模型等手段，推演地球未來的氣候變化趨勢（將古論今）及其對人類社會發展的潛在影響。（編輯/高緯時）