石笋在东亚夏季风轨道及千年尺度变率研究中的进展

陈中亚

摘 要：东亚地区石笋δ18O值一般指示季风强度变化，δ18O负向漂移表示夏季风增强，降水增多，气候温暖湿润；反之亦然。石笋记录对了解亚洲季风气候驱动机制、轨道尺度和千年尺度事件变化规律有巨大潜力。研究发现：亚洲夏季风强度变化具有强烈的岁差旋回特征，在过去12万年中，千年尺度事件共有25个，每个事件的发生年龄与强度均与格陵兰冰芯记录相对应，证明了低纬与高纬气候在千年尺度上的遥相关效应。

关键词：东亚季风 轨道尺度 千年事件 研究进展

中图分类号：P53 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0167-02

第四纪气候变动频繁，呈现一系列旋回变化特征，地球轨道三要素的周期性变化引起地球大气圈顶部太阳辐射纬度和季节配置的变化，从而驱动气候波动[1]。

亚洲季风是全球气候系统中最为活跃的组分之一，与南北两极气候变化和低纬度区海洋系统密切相关[2]。轨道尺度的季风动力学机制是第四纪古气候的热点之一。同时，相对于轨道尺度的气候波动，千年尺度气候变化直接涉及人类生存发展，更需要尽快研究。

东亚地区石笋δ18O负向漂移表示夏季风增强，降水增多；反之亦然[3]。洞穴石笋高分辨率记录能够建立具有独立时标的长时段的高分辨率季风记录。该文在此基础上总结了目前石笋在亚洲夏季风轨道和千年尺度事件研究中的进展。

1 季风轨道尺度变率

石笋记录表明亚洲夏季风强度变化具有强烈的岁差旋回特征，与北半球65°N处太阳辐射曲线在强度和时间上基本一致。支持了季风变化直接响应于太阳辐射的假说。石笋记录与Vostok冰川δ18O记录的北半球冰量信号对比表明：亚洲夏季风强度变化并不直接受控于北半球高纬度区冰量进退变化，与低纬度区海气耦合及水文循环密切相关[4，5]（如图1）。

2 千年尺度变率

2.1 强季风事件

类似格陵兰interstadials/stadials的概念，程海等提出亚洲夏季风强段和弱段的概念[6]。格陵兰冰芯完整地记录了末次冰期千年尺度的24个GIS（Greenland interstadials events）事件。同样，在石笋中可以找出千年尺度的CIS（Chinese interstadial events）事件。

石笋记录总共确认了49个强季风CIS事件。每个事件的发生年龄与强度均与格陵兰冰芯记录相对应，反映了地球气候内部重组广泛地影响了北半球广大地区气候变化，证明了低纬与高纬气候在千年尺度上的遥相关效应（如图1）。

2.2 弱季风事件

2.2.1 Heinrich事件

北大西洋冰漂碎屑事件（Heinrich事件，简称H事件）是末次冰期一系列的气候突变事件，剧烈降温之大，对全球气候影响深远[7]。

冰筏事件在石笋δ18O曲线上有明显的反应，这些冰筏事件之间石笋记录的东亚季风H事件与格陵兰冰芯有很好的对应关系，在石笋δ18O曲线上呈现特别明显的正偏特征。说明末次冰期东亚季风环流强度与极地温度变化在千年尺度上遥相关[8，9]。两条气候曲线在同一气候事件处的持续时间、相对振幅方面也基本一致。因此，δ18O记录进一步证实了这些千年尺度转变事件及其突变点的全球性意义[10]（如图1）。

2.2.2 新仙女木事件

新仙女木事件（YD事件）是末次冰消期全球气候变暖过程中的一次千年级降温事件[8]。尽管对YD事件发生的时间、分布区域等问题已有基本一致的认识，但是关于该事件的驱动机制仍有诸多不同的观点。大多研究认为该事件并非太阳辐射变化引起的地球外部驱动，而是地球内部驱动的结果，即淡水注入北大西洋引起温盐环流变化的结果；另有研究认为热带海洋通过ENSO进行海气耦合作用，从而驱动了气候变化[11]。

2.2.3 全新世弱季风事件

董哥洞石笋记录了8次弱季风事件，总体上，存在8个夏季风减弱期，分别为0.5，1.6，2.7，4.4，5.5，6.3，7.2和8.3kyB.P，弱季风期持续时间1～500年，间隔大约为1.2ky[12]。

其中，8.4～8.1kyBP和4.4～3.9kyBP两次事件的降幅和持续时间较大。8.4～8.1kyBP的弱夏季风事件是整个全新世最剧烈的变冷事件，在北半球中高纬及热带海洋都有记录，可以与格林兰冰芯记录的8.2ky事件对比。可能是由劳伦盖德冰盖融水引起的；4.4～3.9kyBP的弱夏季风事件在格林兰冰芯虽然没有记录，但在中国各地多有报道。董哥洞石笋显示夏季风强度在几十年内迅速下降，气候发生极大改变，这可能导致4.0kyBP中国新石器文明的灭亡[13]。

3 结语

通过石笋高分辨率记录对亚洲季风气候驱动机制、轨道尺度和千年尺度事件变化规律进行的研究表明：

东亚夏季风强度变化具有强烈的岁差旋回特征（2.3万年周期），而4.1万年和10万年周期信号不明显。石笋记录支持了季风变化直接响应于太阳辐射的假说；

石笋记录表明在过去22万年中，千年尺度的强季风事件共有49个，每个事件的发生年龄与强度均与格陵兰冰芯记录相对应。同时强季风事件在石笋中也有较好的显示。

参考文献

[1] Berger.Milankovitch Theory and climate[J]. Rev.Geophys，1988，26（4）：624-657.

[2] 姜修洋，汪永进，孔兴功，等.末次间冰期东亚季风气候不稳定的神农架洞穴石笋记录[J].沉积学报，2008，26（1）：139-143.

[3] 董进国，孔兴功，汪永进.神农架全新世东亚季风演化及其热带辐合带控制[J].第四纪研究，2006（05）：827-834.

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[5] 汪永进.过去224000年千年和轨道尺度东亚季风变化[J].中国基础科学，2009（2）：9-12.

[6] 程海，艾思本，王先锋，等.中国南方石笋氧同位素记录的重要意义[J].第四纪研究，2005（2）：157-163.

[7] Heinrich.Origin and Consequences of Cyclic Ice Rafting in the Northeast Atlantic Ocean during the Past 130，000 Years[J].Quaternary Research，1988，29（2）：142-152.

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[10] 陈仕涛，汪永进，吴江滢，等.东亚季风气候对Heinrich2事件的响应[J].地球化学，2006（6）：586-592.

[11] 邱庆伦，汪永进.阿勒罗德至新仙女木早期气候转型特征[J].海洋地质与第四纪地质，2007（2）：107-112.

[12] Yuan D.Timing，Duration，and Transitions of the Last Interglacial Asian Monsoon[J]. Science，2004，304（5670）：575-578.

[13] Liu Y，Henderson G M，Hu C，et al.Links between the East Asian monsoon and North Atlantic climate during the 8，200 year event[J].Nature Geoscience，2013，6（2）：117-120.