利用气象观测数据解释中国南方石笋氧同位素的气候意义

摘要

轨道及千年尺度上中国南方石笋δ18O的变化多被认为指示了与夏季降水有关的夏季降雨量或夏季水汽源变化,也可能包含了冬季气温变化的信息,短尺度(年代际.百年)石笋δ18O波动的气候意义也被解释为夏季降雨量或水汽源变化。本文利用气象观测数据及同时段的石笋δ18O资料来检验短尺度上降雨量、水汽源或温度变化对中国南方石笋δ18O的波动的影响。中国南方同一洞穴或不同洞穴石笋氧同位素序列具有较好的重复性,在与气象观测数据长度重叠的时段(近50年)中都呈现了偏正的趋势,可能是受记录分辨率差异的影响,偏正的速率并不一致,整体变化趋势的一致性仍然表明:应该是来自岩溶系统外部的相同机制控制了南方石笋δ18O年代际至百年际尺度的波动。通过分析这些洞穴附近气象站点的降水数据,本文发现近50年和尚洞和董歌洞所在区域的夏季降水量和夏季降水占全年降水比例均呈增大趋势,仅考虑夏季降水量的变化,那么这些地区降水δ18O的长期趋势应是偏负。研究区夏季大气降水方程和区内七个GNIP站点夏季降水δ18O数据的逐月相关性分析结果表明:中国南方绝大部分区域夏季降水来自西南通道输送的海洋气团。利用1951-2000年NCAR／NCEP再分析资料计算的中国南方水汽通量结果进一步说明近50年西南通道一直是中国南方夏季水汽输送的最主要通道,因此夏季水汽源的变化也不能解释石笋δ18O的偏正趋势。两个洞穴附近气象站点温度数据显示洞穴所在区域年均温的变率在+0.03℃／10a～+0.15℃／10a之间,若仅考虑年均温对降水δ18O的影响,那么本文所计算的温度增加可引起降水δ18O的偏正速率为+0.012‰～+0.105‰／10a,石笋δ18O近50年的偏正速率与这一结果相符。由此本文认为,石笋δ18O年代际.百年尺度波动很可能反映了大气温度的变化。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 国内外研究进展

1.2 研究目的、研究方法、研究成果和结论

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究方法

1.2.3 技术路线

1.2.4 研究成果和结论

第二章 研究区域和资料来源

2.1 研究区域及区域气候

2.2 降水δ18O数据和气象数据来源

2.3 石笋δ18O测试方法及数据来源

第三章 中国南方近50年石笋δ18O变化趋势及其可能的驱动因子

3.1 中国南方石笋δ18O近50年变化趋势

3.2 引起中国南方石笋δ18O近50年偏正趋势的可能原因

3.2.1 石笋沉积与δ18O的控制因素

第四章 近50年南方石笋δ18O变化趋势的驱动机制

4.1 近50年南方石笋δ18O变化趋势与同区域夏季降水比例变化的关系

4.2 近50年中国南方夏季水汽源变化对石笋δ18O长期变化趋势的影响

4.3 近50年温度变化对石笋δ18O长期趋势的影响

第五章 结论

参考文献

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致谢