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(rùn)；反之亦然。石筍記錄對(duì)了解亞洲季風(fēng)氣候驅(qū)動(dòng)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(guò)去12萬(wàn)年中，千年尺度事件共有25個(gè)，每個(gè)事件的發(fā)生年齡與強(qiáng)度均與格陵蘭冰芯記錄相對(duì)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(hào)：P53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（a）-0167-02

第四紀(jì)氣候變動(dòng)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(yáng)輻射緯度和季節(jié)配置的變化，從而驅(qū)動(dòng)氣候波動(dòng)[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(dòng)力學(xué)機(jī)制是第四紀(jì)古氣候的熱點(diǎn)之一。同時(shí)，相對(duì)于軌道尺度的氣候波動(dòng)，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(shí)標(biāo)的長(zhǎng)時(shí)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(yáng)輻射曲線在強(qiáng)度和時(shí)間上基本一致。支持了季風(fēng)變化直接響應(yīng)于太陽(yáng)輻射的假說(shuō)。石筍記錄與Vostok冰川δ18O記錄的北半球冰量信號(hào)對(duì)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(gè)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(gè)強(qiáng)季風(fēng)CIS事件。每個(gè)事件的發(fā)生年齡與強(qiáng)度均與格陵蘭冰芯記錄相對(duì)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(jiǎn)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(duì)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(duì)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(shuō)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(shí)間、相對(duì)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(guò)程中的一次千年級(jí)降溫事件[8]。盡管對(duì)YD事件發(fā)生的時(shí)間、分布區(qū)域等問(wèn)題已有基本一致的認(rèn)識(shí)，但是關(guān)于該事件的驅(qū)動(dòng)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(yáng)輻射變化引起的地球外部驅(qū)動(dòng)，而是地球內(nèi)部驅(qū)動(dòng)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(guò)ENSO進(jìn)行海氣耦合作用，從而驅(qū)動(dòng)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(gè)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(shí)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(shí)間較大。8.4～8.1kyBP的弱夏季風(fēng)事件是整個(gè)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(duì)比?？赡苁怯蓜趥惿w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(méi)有記錄，但在中國(guó)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(guó)新石器文明的滅亡[13]。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)石筍高分辨率記錄對(duì)亞洲季風(fēng)氣候驅(qū)動(dòng)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(wàn)年周期），而4.1萬(wàn)年和10萬(wàn)年周期信號(hào)不明顯。石筍記錄支持了季風(fēng)變化直接響應(yīng)于太陽(yáng)輻射的假說(shuō)；

石筍記錄表明在過(guò)去22萬(wàn)年中，千年尺度的強(qiáng)季風(fēng)事件共有49個(gè)，每個(gè)事件的發(fā)生年齡與強(qiáng)度均與格陵蘭冰芯記錄相對(duì)應(yīng)。同時(shí)強(qiáng)季風(fēng)事件在石筍中也有較好的顯示。

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