MIS-3期间千年-亚千年尺度亚洲季风变迁模式的黄土高原西部的石笋记录

This project studies the exhibition, precise dating, duration, internal structure, frequency and transition of some Asian summer monsoon's abrupt strengthening and extremely weakening events at millennial-submillennial scales during Marine Istope Stage (MIS) 3 on Asian monsoon fringe by absolute high-precision Th-230 dating and high-resolution oxygen anf carbon compositions of the stalagmite growing between 24-64 ka BP from Wanxiang Cave, western Loess plateau. The phase relationship between Southern Hemispheric AIM warming events, low-latitude's abrupt Asian monsoon strengthening/extrememly weakening events, and high northern latitud's D/O warming events and H extremely coldening events could be bridged by the precise comparsion of Wanxiang stalagmite record with Antarctic ice core temperature record, the tropical equator's water vapor cycle variability, the eastern/southern China's stalagmite record and winter monsoon's Loess record, and Greenland ice core temperature change. We could reveal the impact of higher Southern and Northern Hemispheres's climate, tropical transportation of water vapor, external forcing of climate on abrupt change of Asian summer monsoon, and more discuss the linking mechansim of why millennial-submillennial climate vatiability occurred abruptly.

本项目, 主要以我国黄土高原西部万象洞中生长在24-64 ka BP之间的三根石笋为对象, 进行绝对高精度Th-230定年(误差小于100a)和高分辨率(5a)氧碳同位素分析, 深入研究MIS-3期间千年-亚千年尺度亚洲夏季风突然加强事件和极端减弱事件在亚洲季风边缘带黄土高原西部的表现形式、准确年代、持续时间、内部结构、频谱规律和转换特点, 并与Antarctic冰芯温度、赤道热带海洋水汽循环、中国东/南部石笋夏季风、黄土亚洲冬季风和Greenland冰芯温度记录进行精细对比, 寻找千年-亚千年尺度南半球AIM变暖事件、低纬亚洲季风加强和极端减弱事件、高北纬D/O变暖事件和H极端冷事件之间的相位关系, 揭示南北半球高纬度气候变化、热带水汽输送和外部气候驱动对亚洲夏季风突发性规律的影响, 进而探讨千年-亚千年尺度气候变化突然发生的联系机理.

本项目对黄土高原西部万象洞现代过程稳定同位素体系研究的基础上, 对生长于该洞穴内MIS3期间的9根石笋进行了139个绝对高精度Th-230定年和11269个高分辨率碳氧同位素分析, 揭示出 MIS3期间轨道、千年-世纪尺度上亚洲夏季风的突变机理..(1) 在轨道尺度上, 万象石笋氧同位素时间序列密切的匹配与轨道岁差的韵律和幅度而不是北半球夏季风太阳辐射, 即岁差的极小值与氧同位素偏负相对应, 反之亦然; (2) 在千年和世纪尺度上, 出现分别21次亚洲夏季风加强(CI)和减弱(CS)事件, 特别在53600-55590 aBP和56110-57290 aBP、38220-39530 aBP和20410-24560 aBP期间石笋出现沉积间断和在14740-16010 aBP，29190-30750 aBP、47410-48290 aBP、60000-61300 aBP、75180-75880 aBP期间石笋同位素明显偏重, 指示了亚洲夏季风的极端和明显减弱; (3) Greenland 冰芯记录的D/O高温度事件与石笋记录的亚洲夏季风加强/减弱事件(CI/ CS)相对应,北高纬发生的He事件与石笋记录的亚洲夏季风极端减弱事件遥相呼应, 高纬度温度的降低与冰芯记录的亚洲粉尘增大、亚洲夏季风减弱相一致, 反之亦然. (4) 在高北纬大西洋地区He极端冷事件期间的亚洲夏季风极端减弱期, 南极温度AIM 0、1、2、4、8、12、14几乎都以从极小值温度开始上升到极大值和粉尘降低到极小值结束为特征; 其次一些波动幅度较小的南极温度极大值和粉尘极小值也与亚洲夏季风的小幅度逐渐减弱相一致. (5)石笋氧同位素记录的千年-世纪尺度上亚洲夏季风极端减弱事件与Greenland 冰芯记录D/O事件冰段开始、南极AIM事件的开始升温通过全球火山活动所链接并在年代上具有等时性; (6)通过与南美夏季风的对比发现, 在轨道岁差韵律上, 南美夏季风与北半球亚洲夏季风完全反相位, 显示出南北季风的岁差对称性. 万象石笋记录研究表明, 亚洲夏季风轨道上的岁差韵律和千年尺度上的“Seesaw”模式通过大气所传输, 亚洲夏季风的变迁更受控于南半球温度的变化挑战了米兰科维奇理论, 与北半球夏季太阳辐射几乎无关.