重庆羊子洞116~69ka BP高分辨率石笋记录的多指标研究

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气候存在周期性暖/冷的旋回是第四纪时期最显著的特征之一。各种地质载体记录发现末次冰期中存在一系列千年尺度上的气候突变事件(Dansgaard-Oeschger,简称D/O事件)。其中,深海氧同位素5期(Marine Isotope Stage 5,简称MIS 5)时,全球冰量处于刚开始增大时期,全球CO2浓度相对较高;地球轨道偏心率值较大,太阳辐射季节变化幅度大。研究这一时段亚洲季风区气候变化,利于全面理解此时期亚洲夏季风的演化过程、驱动机制及其在全球气候系统中所起的作用。本文利用重庆丰都地区羊子洞YYZ1石笋的25个230Th测年数据和803个稳定碳氧同位素数据建立116.568.9ka BP期间高分辨率的石笋氧碳同位素时间序列,结合493个微量元素比值数据序列,综合分析此时期重庆地区外部环境的变化特征。通过对比65°N太阳辐射曲线记录、亚洲季风区、非季风区的其它洞穴石笋记录、南北半球冰芯数据、IRD记录、巴西BT2石笋记录等,运用多种周期分析方法,探讨亚洲季风区千年尺度季风气候突变事件及YYZ1石笋93.191.5ka BP突变事件的内部特征变化及驱动机制等。探讨气候系统中的亚洲夏季风与高-低纬间、南北半球之间气候的耦合关系及驱动机制。得出如下结论:(1)石笋δ18O表现为明显的两峰三谷结构,包括MIS5d、MIS5c、MIS5b、MIS5a四个亚阶段及MIS4的一部分,共5个阶段。对比格陵兰冰芯及亚洲季风区相同时段其余洞穴(三宝洞、三星洞等)石笋,发现石笋δ18O记录了GIS25-20共6个千年尺度事件。综合分析YYZ1石笋δ18O值指示夏季风强度的变化,即δ18O偏轻表示夏季风增强,反之亦反。对比YYZ1石笋δ18O与北纬65°太阳辐射能量曲线,二者基本一致,说明此时段内亚洲夏季风强度的变化在轨道尺度上主受控于外部的天文岁差参数的变化。YYZ1石笋δ18O能记录北大西洋气候变化信息,同时也与南半球记录呈现明显“see-saw”效应。说明了高-低纬之间、南-北半球之间气候之间的耦合性。(2)YYZ1石笋δ13C整体在夏季风强盛期(MIS5c、MIS5a)偏负,衰弱期(MIS5d、MIS5b、MIS4)偏正。能反映洞穴外部植被类型、密度及干湿条件的变化。但在各冷暖阶段均值差别并不显著,主要是在MIS5c、MIS5a的暖期阶段及各D/O事件中并未出现类似于δ18O的明显偏负的“峰”。判断为石灰岩的加入及外部环境过湿模式使δ13C偏正产生的的中和效应所致。YYZ1石笋Mg/Ca、Sr/Ca、Ba/Ca比值在MIS5d、MIS5b、MIS4时期增大,而MIS5c、MIS5a阶段减小,主要受控于岩溶水运移时间的长短、路径的变化、PCP作用的强弱,反映了此时羊子洞地区外部干湿条件。侧面证实了石笋δ18O所指示的季风增强期,羊子洞地区降水量大。(3)在9391.5ka BP之间,δ18O值、δ13C值、微量元素比值的“V”字形快速剧烈波动事件,与科桑洞及乌兹别克斯坦Tonnel naya洞穴相似。推测为ASM减弱,本地蒸发加剧使δ18O值较高的局地水汽成为主要降水来源,石笋δ18O值剧烈偏正,而降水量不大,长时期干旱状态改变当地植被类型,同时加强PCP作用而使δ13C值偏正、微量元素比值升高。对比NGRIP冰芯及亚洲季风区其余石笋记录,发现已有亚洲季风区石笋对D/O25事件的记录,其幅度都明显小于其余千-百年尺度上气候波动事件。认为与此时处于北半球太阳辐射初始上升阶段及北大西洋温盐环流较弱,减弱了北大西洋地区温度变化向亚洲夏季风的传递等因素有关。(4)进行多种周期分析发现YYZ1石笋轨道尺度上具有非常明显的2万年岁差周期,包括δ18O的23866a周期、δ13C的10917a周期(岁差周期的二分之一谐振)等,岁差周期的贡献率最高;千年尺度上的周期(1000a准周期、2112a、2340a、3876a、4755a)与温盐环流或者ITCZ移动引起太阳辐射量变化相关,反映的北高纬气候变化。百年尺度上的周期(534a、408a、250a、207212a)主要反映了太阳活动的影响。
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