近2000年来武陵山区干旱事件的发生规律及机理研究

Wuling mountain area is located at the south bank of Yangtze River. The climate here is dominated both by Qinghai-Tibet plateau, East Asian monsoon and Indian monsoon systems. The water vapor from western Pacific Ocean and north China converge and make precipitation here in spring and early summer (from April to June). And summer and early autumn (from June to September) precipitation is mainly controlled by East Asian summer monsoon, and intensity and position of South Asian High and Western Pacific Subtropical High. So the precipitation study in this area is very important for understanding East Asian monsoon system. The δ18O record of stalagmite from Lianhua cave, Hunan province in Wuling area reflects the ratio of Summer/Spring precipitation and local dry-wet condition in decadal to centennial scale, and it can record the drought events happened in local or in other parts of East Asian monsoon area. According the previous work, this project we aim to reconstruct the drought events in Wuling Mountain area in the past 2,000 years by δ18O and Mg/Ca, Sr/Ca and Mn/Ca ratios analysis. And study the law of drought events happen in this area, meanwhile compare with other records in China, make sure the affected area and intensity by drought events. Finally, discuss the mechanism of drought events happen by comparing with atmospheric circulation index, and make our contribution to extreme event prediction.

武陵山区位于长江南岸，气候受到青藏高原、东亚季风与印度季风的共同影响。4-6月来自西太平洋的水汽和中国北方的水汽在此交汇形成降水；6-9月降水受控于东亚夏季风强弱、南压高压和西太副高强弱和位置变化。因此本地区的降水变化研究对于认识东亚季风有着重要的意义。前期研究揭示，武陵山区的湖南湘西莲花洞连续生长的石笋记录，小冰期以来的氧同位素序列在年代际-百年尺度上响应了当地夏季/春季降水比值的变化，且氧同位素与当地旱涝指数对应，准确记录了区域-局地的各类干旱事件。在此基础上，本项目拟重建当地过去2000年来的高分辨率气候环境变化序列。通过高分辨率氧同位素、Mg/Ca、Sr/Ca和Mn/Ca比值分析，研究过去2000年来年际-年代际尺度武陵山区干旱事件的发生规律。并进行区域对比，确定干旱事件的影响范围和程度。综合大气环流指标对干旱事件发生机制进行探讨，为极端事件预测做出贡献。

随着全球变暖，极端事件频发，认识极端事件发生原因及规律，对于减少人民生命财产损失有着重要意义。本项目以过去2000年来典型暖期和冷期武陵山区干湿变化为切入点，探索当地干旱事件的发生规律及机制。项目主要从3个方面来开展：（i）洞穴沉积现代过程观测；（ii）洞穴沉积物信号解译；（iii）中世纪暖期和小冰期II期干湿特征及干旱事件发生规律研究。经过3年的研究，取得了以下进展：（i）莲花洞LHD1石笋采集洞厅空气温度变幅在2°C以内，LHD1石笋滴水、沉积物δ18O满足平衡沉积；（ii）莲花洞LHD1滴水δ18O、δ13C响应当地温度和降水变化，表现为雨季δ18O、δ13C偏负，旱季δ18O、δ13C偏正，同时滴水Mg/Ca比值雨季偏小，旱季偏大，而滴水Sr/Ca比值雨季偏高，旱季偏小，表现为文石优先沉积（PAP）过程。（iii）结合另一高精度石笋LHD2 δ18O，重分析了近百年来莲花洞石笋δ18O与当地气候的关系，综合的δ18O记录与湖北和尚洞HS-4石笋δ18O显著相关，与当地降水一致变化，表现为降水增加（减少），石笋δ18O偏负（偏正）。（iv）中世纪暖期LHD1石笋δ18O平均值较小冰期II期偏负0.32‰，较小冰期主要表现为年代际变化之外，还表现出百年尺度的变化。（v）中世纪暖期LHD1石笋δ18O与中国北方石笋δ18O一致变化，表现为太阳活动增强，海陆热力差异增加，夏季风增强，当地降水增加。（vi）选择了两次典型干旱事件进行了研究：中世纪暖期的1200-1220年干旱事件和小冰期II期的明末清初干旱事件，发现二者有着显著差异。1200-1220年干旱事件处于太阳辐射极大期，夏季风强，可能与雨带停留在北方，当地更多受到西太副高控制而形成；而明末清初干旱事件为蒙德极小期，夏季风弱，当地降水减少，出现干旱。因此，在当地干旱事件的预报中需更加注意。