Eemian间冰期亚洲季风变迁时代/结构与转换:具有纹层特征的黄土高原西部石笋记录

This project calibrates precisely the time, structure and transition of Asian summer monsoon during Eemian on the most sensitive zone of interaction between Asian monsoon and westerly jet by absolute high-precision Th-230 dating (error <100 a) and high-resolution oxygen anf carbon compositions (~ 2-8 a) of the two stalagmites growing between 131-114 ka BP with the layer-type structures and between 156-129 ka B.P. with the compact crystallization from Wanxiang Cave, located between western Loess plateau and eastern Qinghai-Tibetan plateau. The exhibition, precise age, duration and transition of some Asian summer monsoon's abruptly and extremely weakening events at millennial-submillennial-decadal scales are studied on orbitalscale's Interglacial. The linkage of the abruptly and extremely weakening events is set on between high latitud's Southern/Northern Hemispheric climate change, Asian monsoon variation and the tropical transportation of water vapor during Eemian for looking for "the past transition analogue" of the current Interglacial. The basic data and theory supporting will be provided for the study of the forcing mechansima about Asian monsoon and regional hydrological cycle.

本项目, 主要在我国西风急流和亚洲季风相互作用最敏感的黄土高原西部与青藏高原东部万象洞现代洞穴稳定同位素体系研究的基础上, 分别对生长在131-114 ka BP之间具有清楚纹层结构和156-129 ka B.P.之间结晶致密的两根石笋进行绝对高精度Th-230定年(误差小于100 a)和高分辨率(2-8 a)氧碳同位素分析, 精确标定Eemian间冰期亚洲夏季风变迁时代、内部结构和转换过程, 研究十年-世纪-千年尺度亚洲夏季风突发性极端减弱事件在轨道尺度上的表现形式、准确年代、持续时间和转换特点, 建立南北半球高纬度气候变化-亚洲季风-热带水汽输送之间气候突发性事件在Eemian间冰期内的联系方式, 寻找当代间冰期气候变化的"过去转型方式", 为亚洲季风驱动机理和区域水循环的研究提供详实的基础数据和理论支撑.

本项目对生长于黄土高原西部万象洞内3根石笋在室内精细采集子样品19466个和进行了32个绝对高精度的Th-230定年和4661个高分辨率的碳氧同位素分析；同时以0.1mm的间隔对560 mm长的石笋WXB081进行了元素扫描, 获得5197组32种元素的166304个数据, 首次揭示出Eemian间冰期内亚洲冬夏季风年际变迁的时代、结构与高频波动特点. .(1) 在千年尺度上, WXB081记录的中-Eemian间冰期(125117~124645 aBP)期间存在跨时472 a的沉积间断, 与高北纬度极地冰盖融化注入的大量淡水相联系，造成热带赤道辐合带南移，亚洲夏季风极端减弱及其有联系的降水大幅度减少；.(2) 在百年-十年尺度上, 出现多次18O值变化幅度几乎与冰期-间冰期转换幅度一样的>2‰的高频波动..(3) 在年际尺度上, 中-Eemian间冰期主要以2~7a的周期占主导, 而且记录夏季风的氧同位素与P-K元素变化与记录冬季风活动的重金属元素反相关. 这种冬夏季风年际变化的相位关系表明, El Niño-Southern Oscillation和太阳活动对Eemian间冰期亚洲冬夏季风的高频波动施加重要重要作用..(4) 为了进一步揭示和比较Eemian间冰期亚洲夏季风高频波动的特征, 我们对生长在9290~4920 a BP之间的石笋WXB074进行了高精度230Th定年和高分辨率氧同位素，揭示出当代间冰期(全新世)极盛期亚洲夏季风同样存在剧烈的波动. a. 分别揭示出15和13个明显的十年-百年尺度上的亚洲夏季风极端减弱事件和极端加强事件; b. 首次揭示出亚洲夏季风存在3步减弱的8200a事件循环, c.详细刻画了亚洲夏季风5400a极端减弱事件的模式和幅度与中国中新石器文化演变的关系；d. 揭示出以高北纬陆地大冰盖融化和冰川湖主导的大量淡水造成的海面剧烈上升对亚洲夏季风极端减弱的关键作用..这次研究的结果将为当代人类活动对目前气候施加重要影响下，亚洲冬夏的高频变化的预测、人类如何适应和减轻当代的剧烈气候变化提供重要的基础数据，也有助于气候模型的建立.