重庆地区末次冰期以来气候变化的石笋记录与现代洞穴滴水监测研究

地球环境日趋恶化和极端气候事件频发是科学面临的严峻挑战，自2006年来重庆大部分地区都遭受了百年一遇的高温伏旱、洪涝灾害，其持续时间和受灾程度都创下了有记录以来历史同期极值。为提高对全球气候变化的预测力，实现人与自然的和谐共处，我们必须对过去全球变化发生的根源和规律有充分的认识和了解，因此我们研究的内容包括：（1）选择适合的石笋样品，用U系质谱法、210Pb能谱法以及纹层计数等方法，进行精确定年；（2）对大气降雨量、大气降水同位素、洞穴滴水同位素、滴水微量元素、洞穴现代沉积物进行系统监测；（3）利用高分辨率的古气候记录以及近代和现代沉积物中地球化学指标与器测资料及中国南方季风区的其他记录进行对比。将基础研究和应用研究相结合，弄清各代用指标对外界条件变化的响应，重建重庆地区末次冰期以来十年-百年际尺度上的气候记录，特别是捕捉诸如2006年这样的极端气候事件。

1 洞穴监测.通过对芙蓉洞洞穴系统洞外泉水、洞内滴水、洞内池水、现代沉积物以及洞穴物理环境等进行了近3年的连续监测。发现由于芙蓉洞厚达数百米的上覆岩层，导致洞内滴水的氢氧同位素混合效应明显，缺乏季节变化特征，其氢氧稳定同位素值代表了当地大气降水中氢氧同位素的年平均值。滴水下沉积的现代沉积物的氧同位素处于同位素平衡分馏状态，能很好的记录滴水的氧同位素信息。.2 洞外监测.土壤渗透水量可以快速反映地表降水量的变化，冬季和春季时(旱季)土壤渗透水在土壤中滞留时间延长导致Ca、Mg、Sr含量在4月出现高值。土壤渗透水中Mg/Ca比值随着土壤渗透水滞留时间的延长和温度升高而升高，而Sr/Ca比值与降水量和气温的关系不明显。 植物生长活动对Ca，Mg元素的吸收强度大于对Sr元素的吸收；以及Mg的溶蚀能力相对于Sr更易于响应温度的升高，导致Mg/Ca与Sr/Ca比值之间呈现反相关关系。冬春旱季时土壤渗透水在土壤中滞留时间的延长导致了Mg/Sr比值在4月出现高值；而Mg/Sr比值在7月和8月出现高值则是因为雨季降水对Sr的稀释效应以及在温度升高的情形下Mg元素增强的溶蚀能力相对于Sr更强。.3 石笋古气候记录.通过对重庆金佛山羊口洞采集的JFYK7石笋(长46.3cm)上部22.3 cm段的研究；于2012年在美国明尼苏达大学地质与地球物理系同位素实验室完成了8个U-Th放射性同位素年代学样品的测试(ICP-MS)。该石笋U含量基本在10 ppm左右，而且拥有很高的230Th/232Th值，为获得高精度的U系年代提供了很好的物质基础，所测年龄误差为116～195 a。完成了477个石笋δ18O和δ13C分析；建立了37.79～51.27 ka BP期间东亚季风演变历史。.该石笋此时段的氧碳稳定同位素记录，清晰地记录了D-O事件8-13，以及Heinrich事件4和5。发现H4事件在各个记录中的发生时间相当，而H5事件发生时间则有一定差异。由于本研究中的石笋分辨率高且测年误差小，与葫芦洞MSL石笋和Byrd Ice core记录的H5时间相一致，从而进一步修正了H5事件发生的时间。此外JFYK7的高分辨率氧碳同位素记录D-O事件中次一级的季风波动，与冰芯记录有明显差异。