豫西末次冰消期以来关键季风突变事件石笋记录与现代洞穴监测研究

We will continue monitoring Jiguan Cave areas for revealing the stalagmite oxygen isotope mechanism based on the previous 6 years continuous modern cave monitoring in North China, those areas are very sensitively influenced by Asian monsoonal climate and near to the China geographical North and South boundaries in the typical central core area in China. The effect of stalagmite oxygen isotope changes transmission medium include the precipitation, cave drip water and modern cave sediments etc, and then make sure the relationship with temperature, humidity and the monsoon index, ENSO etc in study areas. In addition, based on the absolute high-precision MC-ICP-MS U-series dating and high-resolution oxygen isotope data of environmental record etc, we will analyze several stalagmites from study areas, the centennial-to-annual timescales records of the Asian Monsoon will be established since the last deglaciation on precessional cycle in Western Henan, China. We focus on the time of beginning and end, and the characteristics of key abrupt monsoon events (HS1, YD, 8200 and LIA, etc.) and those internal structural changes. According to the modern cave monitoring, the long-to-short timescales of stalagmites and other geological records in Asian monsoonal climate areas, we will make a clear to the transmittable mechanism of climatic signal and climate significance for those oxygen isotopes proxies, etc. Moreover, we will analyze changes of the Asian Monsoon climate system and possible driving mechanism since the last deglaciation, and further validate the circulation effect of stalagmite oxygen isotopes by the Chinese monsoon.

在前期对北方地区鸡冠洞6年连续监测的基础上，继续开展以揭示石笋氧同位素机理的现代洞穴监测研究，研究区位于受亚洲季风影响特别敏感的我国地理南北分界附近的典型中部核心地区，主要探究影响石笋氧同位素变化传输媒质中大气降水、洞穴滴水、洞穴现代沉积物等特征和温度/湿度、季风指数、ENSO等的关系。另外，结合研究区生长于末次冰消期以来的多根石笋样品进行绝对高精度MC-ICP-MS铀系定年和高分辨率的氧同位素等环境记录指标的分析，建立岁差周期内豫西地区百年-年际时间尺度上季风气候变化序列，重点研究关键季风突变事件(HS1、YD、8200、LIA等)开始和结束的年代学以及内部结构变化的特征。综合现代过程洞穴监测和亚洲季风区长、短尺度石笋等地质记录的结果，进一步明确我国季风区氧同位素信号传输的机理及气候意义，分析末次冰消期以来亚洲季风气候系统变化的驱动机制，进一步验证中国季风区石笋氧同位素环流效应的有效性。

为了解决我国北方豫西地区洞穴石笋氧同位素记录信号对我国夏季风水汽传输响应本质的科学问题，本项目开展末次冰消期以来我国高精度测年基础上南北气候岩溶洞穴石笋氧同位素记录关键季风突变事件响应的时空对比及驱动机制研究；另外，在前期对北方地区鸡冠洞连续监测的基础上，继续开展以揭示石笋氧同位素机理的现代洞穴监测研究。.主要研究内容包括：(1)通过在我国北方河南西部鸡冠洞的连续监测，探究影响石笋氧同位素变化传输媒质中大气降水、洞穴滴水、洞穴现代沉积物等特征和温度/湿度、ENSO等的关系。(2)建立岁差周期内豫西地区百年-年际时间尺度上季风气候变化序列，重点研究关键季风突变事件开始和结束的年代学以及内部结构变化的特征。(3)综合现代过程洞穴监测和亚洲季风区长、短尺度石笋等地质记录的结果，进一步明确我国季风区氧同位素信号传输的机理及气候意义。.研究发现：(1)河南西部栾川地区降水量和气温均不是决定降水δ18O的主要因素，其年际变化响应ENSO变率：El Nino年降水偏重，La Nina年偏轻。河南鸡冠洞现代沉积物在年际变化上对滴水具有良好的继承性：ENSO环流形式的改变引起年际间大气降水δ18O的变化能通过滴水体现在沉积物δ18O中。可以验证亚洲夏季风传输的驱动力及石笋δ18O机制的解释。(2)豫西东石崖洞和老母洞石笋δ18O趋势显示亚洲夏季风在早全新世最强盛，在约6.9 Ka BP之后δ18O开始偏正，偏正趋势贯穿整个中晚全新世。研究区石笋δ18O在全新世变化趋势与北半球夏季太阳辐射一致，表明太阳辐射量的变化是亚洲季风演化的主控因素。季风衰退时期北方季风边缘区对雨带推移异常敏感使石笋δ13C出现大幅震荡，说明研究区的气候在晚全新世极不稳定。(3)豫西东石崖洞石笋记录在YD冷期时δ18O与δ13C都表现较大幅度的偏正，石笋微量元素显示该时段Mg/Ca与Ba/Ca比值在千年尺度上有明显的逐渐增大趋势，微量元素携带了当时的气候环境信号。太阳活动周期引起的太阳辐射能量变化影响着末次冰消期不同时间尺度的东亚夏季风的变化。.