末次冰期亚洲夏季风变化与全球气候变化的关系研究

摘要

全球气候一直处于不断变化过程中，气候变化在许多方面直接和间接的对人类产生影响。对于全球气候变化研究已逐渐成为人类社会最为关注的重大社会问题。研究和掌握过去气候变化的过程和机制，才有可能预测将来气候变化的趋向。近几十年来，人们通过洞穴石笋、冰芯、海洋沉积物、黄土、湖泊等地质记录对末次冰期气候事件进行研究已取得丰富的成果。末次冰期最典型的气候变化特征就是一系列的百年——千年尺度的气候波动，即Dansgaard-Oeschger(D/O)循环和Heinrich(H)事件。但由于缺乏高精度定年、高分辨率的地质记录，关于一系列D/O和 H气候事件的开始、结束时间和变化模式等还存在争议，其驱动机制也尚未被确切的认识。洞穴石笋相对其它地质纪录具有分辨率高、定年精确的特点，已成为当前古气候研究领域的重要载体之一。
　　本文利用重庆羊口洞238U含量达5.3-13.9 ppm的JFYK7和YK1327石笋，获取了79个高精度的230Th年代数据，结合1895个氧同位素分析，重建了末次冰期37.8~99.2 ka BP期间的亚洲夏季风(ASM)变化。并将羊口洞石笋记录与全球其它地质记录进行对比，分析其与其它地质记录所记录的D/O和H事件在时间上的相位差和变化模式的异同。进而探讨该时段亚洲夏季风与全球气候变化的关系及其驱动机制。
　　通过对比发现羊口洞石笋记录的δ18O变化同北半球33度太阳辐射曲线变化趋势一致，说明该时期重庆地区的ASM变化整体上响应轨道尺度上太阳辐射的变化。同时，重庆地区ASM也受到南北半球高纬度地区温度变化及其中低纬度相关气压带的影响。羊口洞石笋记录了与格陵兰冰芯记录一致的D/O8-22和H4-6等百年——千年时间尺度的气候突变事件。说明ASM与北大西洋温度变化在整体上是耦合的。但羊口洞石笋记录的D/O事件的开始阶段并未表现出格陵兰冰芯记录中“快速回暖、缓慢变冷”的“不对称”特征，而表现出与南极冰芯记录缓慢降温模式一致的夏季风“缓慢增强”的变化模式；H4变化模式也异于格陵兰冰芯记录与南极冰芯记录温度变化模式相似，呈“V”字型；H5事件结束时间早于格陵兰记录；H6事件期间 ASM减弱的变化模式异于格陵兰冰芯记录的温度上升模式，与南极冰芯温度变化模式相似。可能是南半球温度的变化通过相应机制对ASM产生影响。JFYK7和 YK1327石笋记录与中国季风区其它石笋记录整体一致，但在不同的时期因为夏季风的区域差异或者地质记录分辨率差异，中国季风区石笋记录的D/O和H事件也有一定的差异。印度季风区地质记录记录的D/O事件变化模式和H5事件的结束阶段异于羊口洞石笋记录并与格陵兰冰芯一致，可能是在这些时段，印度季风区地质记录主要受到北半球高纬度地区温度控制下的温盐环流的影响。H5事件期间，印度夏季风(ISM)最弱的时期晚于JFYK7记录及其格陵兰冰芯记录~1 ka，可能是因为当 H5时段，南半球温度不断升高达到最大值，南半球哈德莱(Hadley)环流强度不断减小，相应的南半球东南信风(STW)逐渐减弱，导致ISM也不断减弱并最终在~47.2 ka BP处达到低值。羊口洞石笋记录同南半球各地质记录响应南北半球“跷跷板(see-saw)”效应，呈“反相(anti-phase)”关系。
　　北大西洋地区的温度变化主要通过西风带和大洋传送带——温盐环流影响ASM。南半球的温度变化通过影响南半球热带辐合带(ITCZ)位置、Hadley环流的强度、马斯克林高压(MH)和澳大利亚高压(AH)的变化对索马里急流(SJ)和STW产生影响，进而影响ASM的变化。另外，为了达到热量平衡，南半球在北半球变冷时期的大气热量传输(AHTEQ)也会影响到亚洲季风区的气候变化。最终使得亚洲季风区地质记录在一定程度上响应南半球温度变化信号。西太平洋暖池(WPWP)的热状态及上空的对流活动通过影响西北太平洋副热带高压的位置与强度影响亚洲季风区的降水。西北太平洋副高北移，EASM增强，雨带北推；反之，EASM减弱，雨带南撤。

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第1章 绪 论

1.1 选题背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与拟解决关键问题

1.4 技术路线

第2章 研究区概况

2.1 区域概况

2.2 洞穴概况与石笋材料

第3章 研究方法及结果

3.1 230Th年龄数据

3.2 稳定同位素分析

第4章 石笋氧同位素研究

4.1 Hendy 同位素平衡沉积检验

4.2 石笋δ18O的气候解译

4.3 石笋记录与太阳辐射的关系

4.4 本章小结

第5章 末次冰期亚洲夏季风变化与全球气候对比研究

5.1 与格陵兰冰芯记录对比

5.2 与中国季风区其他石笋记录对比

5.3 与印度季风区地质记录对比

5.4 与南半球地质记录对比

5.5 本章小结

第6章 末次冰期亚洲夏季风与全球气候变化的驱动机制探讨

6.1 北半球高纬度地区对亚洲夏季风的影响

6.2 北半球中低纬度地区对亚洲夏季风的影响

6.3 南半球对亚洲夏季风的影响

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

作者简历