桂林盘龙洞洞穴滴水和沉积物对极端降水事件的记录研究

In recent years, extreme weather events occur multiple times which make us to effectively predict extreme events. However, meteorological data recording time is short, therefore, stalagmites can be used to reconstruct ancient climate change that precise continuous record of extreme events, and we can use information to effectively explain the variation of extreme events. This project monitor’s stalagmite systems mainly include precipitation, dripwater and sediment in Panlong cave. To establish the hydrogen, oxygen and carbon isotopes in atmospheric precipitation, dripwater and sediments, and analysis climate information recorded in those environment substitute index. In order to research stable isotope composition and variability in dripwater and sediment during a short time scale, this programmer monitors dripwater and sediment which effect by extreme precipitation events. Using stable isotope composition in precipitation, dripwater and sediments, quantitative reconstructions research carbon and oxygen isotope value variation in ”Precipitation-Soil-Bedrock-Cave” system during epikarst. Through establish the relationship between precipitation, dripwater and sediment, quantitative reconstruction stable isotope values variation during three medium. And then discusses the extreme precipitation events in the stalagmite.

近年来由于极端气候事件频发，使得如何有效预测极端事件迫在眉睫。由于桂林地区气象资料记录时间较短，利用精确连续记录古气候变化的洞穴石笋可以有效解译极端气候事件的规律。本项目以桂林地区盘龙洞为研究对象，通过对大气降水、洞穴滴水和现代沉积物系统监测，确定其氘、碳、氧同位素值组成，进而建立季节性变化规律并解译记录的环境信息；通过高分辨率监测极端降水事件期间的洞穴滴水和现代沉积物，查明其在短时间尺度内的响应规律；结合极端降水、洞穴滴水和现代沉积物碳、氧同位素组成，定量研究在“降水-土壤-基岩-洞穴”系统中垂直运移过程中稳定同位素值衰减的大小。通过建立大气降水、洞穴滴水和现代沉积物之间的联系，量化三者之间碳、氧同位素值的变化，最终实现在石笋中识别事件尺度的极端降水事件。

随着全球变暖，近年来极端气候事件频发，如何有效预测未来气候变化越来越受重视。由于器测记录时间较短，因此需要通过精确连续记录古气候变化的石笋来解译古环境和古气候的演变规律。而洞穴系统监测是解译石笋记录环境气候信息和搭建器测记录与环境替代指标之间重要桥梁。本次研究以桂林盘龙洞为研究对象，系统监测大气降水、洞穴环境、滴水和现代沉积物，解译其对外界环境信息的响应规律以及解读其蕴含的环境信息。主要得出以下结论：（1）洞穴滴水电导率、Ca2+、HCO3-呈现季节性变化趋势相同。由于夏季土壤CO2升高，入渗水侵蚀能力增强，使得电导率、Ca2+、HCO3-呈现峰值，而冬季则相反；洞穴滴水Mg/Ca、Sr/Ca和SO42-均有季节性变化特征，其中Mg/Ca和SO42-能够明确指示大气降水量的变化特征。不同滴水的径流路径的差异导致Mg/Ca、Sr/Ca和SO42-的对环境和气候响应时间存在差异。（2）桂林地区大气降水δD、δ18O呈现明显季节性变化，由于水汽源差异导致δD、δ18O值夏季偏负，冬季偏正。该地区大气降水线为：δD=8.12δ18O+12.9。洞穴滴水δD、δ18O受到大气降水补给也呈现季节性变化。在洞穴顶部“新水”和“老水”的混合作用下滴水δ18O值的变化幅度远小于大气降水的δ18O值，并且对降水的δD、δ18O响应时间存在季节性差异。洞穴滴水δ13CDIC在雨季主要是受到土壤CO2中δ13C影响负漂移，在旱季降水量是控制其值变化的主要因素；（3）现代沉积物的沉积量呈现出夏季高，冬季低的特征；（4）洞穴滴水能够快速（<24h）响应极端降水事件，现代沉积物的同位素组成对ENSO事件也有着较明显的变化。对于不同尺度的气候事件均能够记录在洞穴滴水和现代沉积物中。但是由于洞穴顶部表层岩溶带的调蓄能力和径流路径存在差异，导致对极端气候事件响应的持续时间存在差异。