中国南方石笋记录的MIS3/2转换期亚洲季风演变和气候事件的精确标定

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格陵兰冰芯和北大西洋深海沉积记录揭示了末次冰期以来气候变化的高频振荡特征,这种气候的不稳定性进一步得到了高北纬以外地区若干地质记录的证实。然而,要深入理解这些高频气候振荡旋回(Greenland Interstadials,简称GIS)和突变事件(Heinrich Events)的形成机制,有赖于全球范围内寻找更多的高分辨率气候记录,由此分析各个气候子系统对全球事件的正负反馈机制。本文基于中国南方洞穴6支石笋40个U/Th年龄和1895组氧碳同位素分析数据,建立了33~20kaBP(本文定义为MIS3/2转换期)最高时间分辨率的气候演化序列,探讨亚洲季风气候事件内部以及和全球气候变化之间的耦合关系及动力学机制。在MIS3/2转换期,石笋δ18O变化曲线在长期趋势上大致与北半球低纬太阳辐射变化曲线一致,同时在这个趋势上叠加这数个气候振荡旋回和突变事件。来自相隔遥远的两个地区4个洞穴的6支石笋的δ18O变化曲线与相距千里的葫芦洞石笋δ18O变化曲线表现出了十分良好的相似性,表明受大范围区域性大气环流控制,末次冰期亚洲季风演变在万年一千年尺度上具有一致性。同时,平均分辨率为22年的三宝洞石笋δ18O时间序列,识别出在MIS3晚期可能存在亚洲夏季风异常事件。该序列和同一洞穴全新世石笋记录的对比发现,在MIS3晚期亚洲季风强度相当于全新世季风强度,可能存在近似于全新世大暖期的极强夏季风降水事件。季风异常事件可能与岁差旋回太阳辐射和海陆水汽潜热释放增强有关。平均分辨率优于35年的石笋δ18O时间序列,识别出6个δ18O正向漂移事件,分别对应于北大西洋冰漂碎屑事件。其中H2和H3事件已经在北大西洋以外的广大区域得到证实,而整套冰漂碎屑事件则是首次在北大西洋以外地区发现。由此证实至少在千年至百年时间尺度上,中低纬度大陆季风强度变化与北高纬气候变化有着动力学上的联系,很可能具有相同的驱动源和触发机制。本文研究结论支持北半球大气环流模式在间冰段主要为经向输送,在冰段主要为纬向输送的观点。基于平均测年误差小于0.2ka,平均生长速率为46mm/ka的三宝洞石笋δ18O时间序列,本文将石笋记录的GIS4事件的开始年龄(氧同位素从谷低负偏到顶峰的中值点)定为29.02±0.2kaBP,和GISP2(29.04kaBP)在定年范围内基本一致,比葫芦洞记录(29.96±0.3kaBP)年轻约900年。不仅如此,本文石笋和冰芯记录在GIS4事件的峰形和持续时间上也表现出一致性。因此,生长速率缓慢(10mm/ka)和测年误差较大可能是葫芦洞记录的GIS4事件年龄误差和峰形异常的原因。
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