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全球环境正面临一个十分严峻的形势:全球气候变暖、酸雨危害、荒漠化加剧、生物多样性锐减等问题日益突出,使全球气候变化成为一个十分迫切的研究课题。其目的是要探索未来气候的可预报性及人类活动对气候的影响,则必须对过去的气候变化历史有一个清晰的认识。而全新世是与人类密切相关的一个重要时期,对这段时期的气候变化研究已成古气候研究中的一个重点。
石笋作为一种高分辨率气候记录地质材料,与其它信息载体相比,具有分布广泛、可精确建立时标、时间跨度大、受外界干扰小、生长机制对外部环境敏感、记录比较连续完整、代用指标丰富等优势。除此以外,石笋还具有同时记录高频及低频气候变化信息的优势,是古气候重建中的理想信息载体。
近年来,应用洞穴次生碳酸盐稳定氧、碳同位素进行古气候研究得到了迅速的发展,尤其是利用石笋中δ18O与δ13C重建不同地区不同时间尺度下的古气候环境,为全球气候的变化提供了许多新的有意义的认识.然而,当前在利用石笋氧同位素进行古气候重建,特别是对δ18O的解译过程中仍存在诸多不确定性,尤其是δ18O与温度、降水的联系不统一问题。
本文在前人的研究工作基础之上,通过来自同一水汽运输路径上两支石笋的氧同位素记录,利用差减法恢复历史时期的降水,重建全新世时期季风降水,得出以下结论:
1、利用异地石笋氧同位素差值重建区域降水的方法,可以成功的排除隐藏在石笋氧同位素同的温度和水汽来源等干扰信号,实现对区域古降水的高分辨率重建。
2、参照差减法,选取源于贵州董哥洞和湖北和尚洞的两高分辨率石笋同位素记录,对处于东亚季风区的中国南方近9000a以来的降水情况进行了重建。通过与其邻地及全球气候变化记录的对比,说明重建结果是可信的,并将有助于全新世气候变化的整体解译。
3、在对中国南方古降水重建的基础上,对处于印度季风区的阿曼地区进行了古降水的重建研究。由于材料的限制,不能获得9000a以来阿曼地区完整的降水信息,但已建立出的9.6kaBP~6.0kaBP和1.3kaBP以来的降水信息,也对了解该时期的印度季风变化情况提供了有力的依据。
4、通过对中国南方和阿曼地区重建记录的对比,分析东亚季风降水和印度季风降水的共同点和差异。结果显示:在9.0kaBP~6.0kaBP(即全新世早-中期),两地区降水都程序上升趋势,且在细节上也有很强的一致性,两者呈现正相关关系;而在1.3kaBP至今,两地降水正相关关系消失,东亚季风降水变化相对平稳,而印度季风降水呈现很明显的增加趋势,但在细节上,两重建结果仍存在较强一致性。
通过差减法,成功的分离了石笋氧同位素中记录的降水信息,并建立了全新世以来东亚季风降水和印度季风降水的变化情况,为更好的研究亚洲季风系统的变化提供了一些依据。在近代东亚季风和印度季风两系统的差异,有待进一步深入研究。