湖北清江和尚洞石笋色度对温度的响应

石笋在古气候重建中得到广泛应用，但石笋现有的各种替代指标的气候解释仍存在较大的不确定性，将它们定量解译到温度和降水仍存在不少的困难。本研究中，首先对湖北清江和尚洞最近100多年沉积的年层分辨石笋样品（顶部，6.1 cm长）进行切割和抛光，然后利用惠普SCANJET 8270扫描仪高分辨率扫描，获取高清晰度的电子图像。其次，使用ENVI 5.1数字化图像软件处理，通过逐层辨认和数据提取，获取了高分辨的RGB色度值序列，建立了一条1886~1993 A.D.连续的、具有季节分辨的色度记录，研究石笋年层色度R/B比值与温度的定量关系。与传统的石笋灰度相比，R/B比值能表示石笋碳酸盐对短波和长波辐射吸收的差异，因此可以有效地指示石笋中有色物质含量变化，降低了指标对气候指示意义的不确定性。结果表明，过去100多年来，HS4石笋年平均R/B值不但与石笋中的空洞分布有较好的对应，而且与宜昌气象站的器测温度呈良好的正相关关系（r=0.6586，n=71，p〈0.01），是一个理想的古温度指标。当温度升高时，岩石化学风化和土壤中微生物作用加强，土壤铁锰氧化物和有色物质输送的通量增加，滴水中有色矿物和有机质浓度增加，石笋碳酸盐中的有色物质随之增多。与此同时，方解石晶体生长快速，石笋的空洞增多，捕获滴水中有色物质能力提高，石笋颜色加深。温度对有色物质生产、输送和保存过程的协同控制，导致石笋色度R/B灵敏地响应研究区气温的变化。