滇东南旱涝的年季分辨率石笋记录研究 - 基于前期洞穴沉积信号监测

The most severe successive drought since 1960's, which is being suffered by Yunnan province, has lasted for tree years from 2009 to 2011. The most frequent natural disasters in Yunnan are droughts and floods. According to several decades of meteorological data and hundreds of years of historical documents, previous studies tried to predict the coming flood and drought but failure, which suggests that it requires longer climate proxy time series to improve statistical climate forecasts. Based on the previous monitoring research at Xianren cave on the relationship between deposition characters and climate signals, and comparing the stalagmite laminae thickness with the 100-year drought index of Yunnan, we find that both the occurrence of calcites in aragonitic stalagmites and the annual laminae thickness could be related to the autumn precipitation of SE Yunnan. Furthermore, the δ18O of drip-waters in most drip sites show gradually ascending trend from 2008 to 2010, which is inversely correlated with the precipitations in autumn of the three years. This suggests that the δ18O of stalagmite from Xianren cave could be used as the proxy of precipitation in autumn of SE Yunnan. Therefore, with the comprehensive research on sedimentary mineralogy, sedimentary dynamics and isotope geochemistry, we propose to use the mineral composition, laminae thickness and δ18O of stalagmites from Xianren cave to reconstruct the annual resolution series of flood and drought in autumn of SE Yunnan since the last warm period (Medieval Warm Period). This study could，on one hand, provide the longer reliable climate proxy record for scientific predictions of flood and drought, on the other hand, provide new research method for quantitative climate reconstruction.

近3年来，云南遭遇了1960年代以来最为严重的连续干旱，而旱涝历来是云南最频发的自然灾害。但过去根据数十年器测记录和数百年文献记录对最近的气候变化所做的若干预测与实际发生的情况相悖，说明统计预测需要更长的气候序列。基于前期洞穴监测所了解的沉积/气候关系，并将石笋层厚序列对比已有的近百年来云南干旱指数获知，文山仙人洞文石类石笋中方解石层的出现和年层厚度都能被校准到秋季降水变化。而仙人洞数个滴水点的滴水氧同位素比值呈逐年偏重的趋势，与降水量反相关，佐证了仙人洞石笋氧同位素也是滇东南秋季雨量大小的指标。据此，申请者提出综合采用沉积矿物学、动力学和同位素地球化学方法，用千年石笋记录重建最近一个暖期（中世纪温暖期）以来的滇东南季节性旱涝历史，为气候学家科学预测旱涝灾害提供可靠的更长时间序列，为石笋古气候定量重建提供新的研究方法。

2009至2011年，云南遭遇了1960年代以来最为严重的连续干旱，而旱涝历来是云南最频发的自然灾害。但过去根据数十年器测记录对最近的气候变化所做的若干预测与实际发生的情况相悖，说明统计预测需要更长的气候序列。基于前期洞穴监测所了解的沉积/气候关系，并将石笋层厚序列对比已有的近百年来云南干旱指数获知，文山仙人洞文石类石笋中方解石层的出现和年层厚度都能被校准到秋季降水变化，说明仙人洞石笋层厚可以用来重建当地秋季降水变化历史。.在项目执行过程中，将已经获得石笋样品XRD-5进行详细的微层计数和铀系年代学分析，发现该石笋中存在不可见的沉积间断或难以识别的伪年层，因此无法进行年分辨率的层厚分析，但可以研究年代际沉积速率的时间序列。.该石笋层厚序列表明在公元1800年之前沉积速率处于高值，在公元1800至公元1900之间，沉积速率快速减小至低值并持续至公元2001年。此外，该石笋碳同位素比值序列与沉积速率变化趋势一致，在公元1800年之前，碳同位素比值较小，而在公元1800至公元1900年之间碳同位素比值迅速增大，一直持续至公元2001年。由此推测，云南地区在公元1800年至1900年之间植被覆盖率迅速降低，引起洞穴顶部土壤生物呼吸作用减弱，从而使碳同位素比值增大，石笋沉积速率减弱。.层厚序列去趋势后表明公元1800年至1850年之间远高于平均值，说明该时段当地秋季降水远大于正常年份，与当地旱涝历史记载基本一致。由此可见，仙人洞石笋层厚能够准确记录年代际洪涝事件。据此，该记录还表明在公元1745年，1775年和1860年前后出现了较为严重的旱灾。.本研究表明，由于石笋沉积过程中可能会出现伪年层或者缺层现象，因此在利用石笋层厚重建年际分辨率的古气候历史时需要通过高精度的铀系定年加以甄别，但石笋层厚序列仍然可以用来探讨年代际的气候变化。