近千年高分辨率的石笋气候记录研究——以甘肃陇南万象洞为例

摘要

近千年高分辨率的气候重建，对认识气候系统的演化规律、实现未来的气候预测有重要的意义。洞穴石笋碳酸盐可以达到十到年际的时间分辨率，并且适于<'230>Th精确定年，非常适于这种古气候重建。为此，本文通过对一支青藏高原东部甘肃陇南万象洞石笋(编号：WX42B)碳、氧同位素组成的对比分析，在高精度的230Th定年的基础上，高分辨率的重建了该地区过去1053年的季风变迁和植被演化历史，并得出以下结论： (1) 通过理论分析和与氧同位素的对比研究，解译了该区石笋碳同位素δ<'13>C值的古气候指代意义。石笋δ<'13>C值的变化，在大于50年的时间尺度上，主要反映了地表植被类型的变化，在小于50年的时间尺度上，主要反映了洞穴水动力条件的变化，其在短尺度上的波动可指示夏季风强度的变化。 万象洞WX42B石笋δ<'13>C值清晰记录了近代大气CO<,2>的δ<'13>C值的降低，表明利用石笋δ<'13>C值有可能恢复近代大气CO<,2>的δ<'13>C值的变化史。 万象洞WX42B石笋δ<'13>C记录和陕南佛爷洞石笋δ<'13>C记录有很好的一致性，表明万象洞石笋δ<'13>C记录不仅记录了局地的植被演化信息，而且记录了大区域的气候环境变化信息。 (2)据WX42B石笋的碳、氧同位素特征，陇南地区过去1053年分成三个大的气候期：公元950～1315年的季风强盛期、公元1315～1875年的季风衰退期和公元1875～现代的季风强盛期。这种重建结果显示了在整体上，中世纪暖期和近代暖期季风强盛、降水较多，而小冰期内季风衰退、降水较少的气候特征。 WX42B石笋δ<'13>C、δ<'18>O记录显示，在过去的一千年中出现了三次季风降水显著减少、植被极度退化的事件，事件的核心分别发生在1050年、1350年和1600年。这三次事件不仅出现在了亚洲季风区的其它记录里，在格陵兰冰芯、苏格兰降水以及太阳活动记录中也有很好的体现，表明其可能具有全球性。 (3)WX42B石笋δ<'13>C、δ<'18>O记录和格陵兰冰芯温度记录、太阳活动记录有很好的一致性，表明该地区季风气候与极地温度和太阳活动有密切关系。

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第一章绪论

1.1石笋古气候记录研究现状

1.1.1石笋古气候研究的意义和优势

1.1.2岩溶石笋年代学研究进展

1.1.3石笋古气候研究历史和现状

1.2过去千年气候变化研究概况和进展

1.2.1过去千年主要气候事件概述

1.2.2过去千年温度变化研究的概况及主要进展

1.2.3降水和气候干湿状况的研究概况及主要进展

1.2.4有关气候驱动机制的研究

1.3选题的意义和研究目标

第二章研究区概况和研究方法

2.1区域概况

2.1.1地理位置

2.1.2地质地貌

2.1.3气候水文

2.1.4植被土壤

2.2洞穴概况和石笋材料

2.2.1洞穴概况

2.2.2石笋材料

2.3研究方法

2.3.1铀系定年

2.3.2稳定同位素分析

第三章高精度石笋时标的建立

3.1石笋的U/Th年代

3.2石笋生长模型

第四章万象洞石笋稳定同位素古气候意义及其变化规律

4.1石笋的生长机制及其对气候的响应

4.2氧同位素的古气候意义

4.3碳同位素的古气候意义

4.4水-碳酸盐体系同位素平衡的判断

4.5 WX42B石笋稳定同位素结果

第五章陇南地区近千年季风降水和植被演化特征

5.1陇南地区过去千年气候演化特征

5.2区域对比分析和气候机制探讨

第六章结论与展望

6.1结论

6.2问题与展望

参考文献

在校期间的科研成果

致谢

附录