福建仙云洞石笋记录的Termination I事件缓变特征

末次冰期终止事件(Termination I,简称TI)是发生在末次冰消期约14.7 ka B.P.北半球最显著的一次快速升温事件,其气候突变的全球响应及转型特征是末次冰消期研究的重点。基于中国东南地区福建西部仙云洞两支石笋(样品编号为XY11和XYⅢ-21)17个高精度230 Th年龄和567个氧同位素数据,建立了12.67~16.10 ka B.P.时段内平均分辨率达十年际的东亚夏季风强度演变序列,捕捉到了Termination I转型缓变特征。仙云洞石笋记录揭示Termination I事件缓变特征持续时间达800 a,明显比也门(约13 a)以及中国西南地区(约35 a)和长江中下游地区(约200 a)石笋记录的转型时间长很多,存在显著的区域差异。仙云洞石笋记录的Termination I转型时段季风开始增强响应于北高纬气候,但仙云洞石笋记录的Termination I缓变特征指示其可能受到热带低纬西太平洋暖池水文循环过程的影响。

闽西仙云洞石笋记录的Heinrich2事件年龄及亚旋回特征

选取福建西部仙云洞石笋(XYⅢ-28),通过利用U系定年和氧碳同位素测试方法分别对9个U/Th年龄和301个氧同位素样品进行分析,从而建立了26.33～22.98 kyr B.P.期间平均分辨率为11 yr的东亚夏季风演化序列。该石笋记录最显著的特征是在24.09～23.39 kyr B.P.时段内δ^(18)O偏正,振幅为0.7‰,对应于北大西洋显著的Heinrich2(H2)突变事件。根据主要变化过程中间点的位置可以标定H2事件的起止时间分别为24.09±0.06 kyr B.P.、23.39±0.07 kyr B.P.。XYⅢ-28石笋记录的H2事件内部呈现出明显的百年至十年际尺度的"两谷一峰"结构的亚旋回特征。这种百年至十年际尺度的亚旋回事件在H1事件、新仙女木事件以及小冰期等内部同样存在,表明这些千年尺度极端变冷事件内部气候也是不稳定的,可能受控于相同的驱动因素。仙云洞石笋记录与高低纬古气候记录对比发现,南北半球呈现反相位关系,即"see-saw"模式。

DO4事件的精确定年及亚旋回特征:来自福建龙岩仙云洞石笋的证据

DO4事件(Dansgaard-Oeschger event 4,简称DO4事件)是发生在MIS3阶段后期的1次明显升温事件。根据福建仙云洞石笋(编号XYⅢ-28) 300~500 mm层段6个高精度230Th年龄和188个氧同位素数据,获得了29.13~27.94 kyr B.P.时期平均分辨率达7 yr的东亚夏季风强度的演变过程数据。该石笋δ^18O记录的DO4事件起止时间为28.83±0.06~28.46±0.06 kyr B.P.,持续时间为0.37±0.06 kyr。相对基于GICC05年层计数时标NGRIP冰芯δ^18O记录在DO4开始阶段的突变特征,仙云洞石笋记录的DO4事件开始阶段δ^18O值在145±60 yr内偏负0.4‰,表现为相对缓慢的变化特征,这说明仙云洞所处的中国东南沿海地区有可能受到热带低纬海气耦合的影响。此外,仙云洞石笋δ^18O记录揭示了在DO4事件内部及附近存在一系列的百年至十年际尺度夏季风增强事件,与格陵兰冰芯δ^18O记录、阿拉伯海海盆反照率记录的DO4事件亚旋回结构在定年误差范围内相对应,表明东亚夏季风强度与北高纬温度变化和ITCZ (赤道辐合带)位置移动在百年至十年际尺度上存在紧密的联系。

福建仙云洞现代次生碳酸盐团簇同位素特征与温度重建

碳酸盐团簇同位素(Δ47)是基于碳酸盐中13C-18O丰度相较于其随机分布状态的偏离程度对温度进行估算的新型测温技术。洞穴石笋沉积过程复杂,部分石笋受动力分馏作用影响导致其碳酸盐Δ47偏离平衡体系,这些因素增大了利用石笋碳酸盐Δ47定量重建古温度的难度。本研究以典型东亚夏季风影响区的福建仙云洞为研究对象,通过对该洞现代次生碳酸盐样品的采集和稳定同位素组成的测定,探讨研究区现代次生碳酸盐Δ47特征及其重建温度的可靠性。研究结果表明:1)仙云洞5个现代次生碳酸盐样品的Δ47和δ18O结果均较为集中,而δ13C差异较大,这种样品间差异与共性并存的特征表明本研究所选样品具有代表性;2)仙云洞5个现代次生碳酸盐样品的Δ47值在0.702‰~0.720‰范围内波动,实测温度与基于平衡体系下建立的团簇同位素温度转换方程计算的温度结果较为一致,揭示出该洞穴现代次生碳酸盐Δ47接近热力平衡,不存在显著的动力分馏;3)基于洞穴次生碳酸盐的团簇同位素温度和δ18O值,推算出对应的滴水δ18O值介于-8.0‰~-7.6‰之间,这与长期监测的仙云洞滴水δ18O结果较为吻合,表明仙云洞现代次生碳酸盐氧同位素接近同位素平衡。本文研究结果为重建区域古温度和古降水提供了证据支撑。

福建仙云洞石笋记录的Heinrich 1事件突变特征

Heinrich 1事件(H1事件)是末次冰期一系列冰漂碎屑事件中最为突出的寒冷事件.本文基于闽西连城县仙云洞石笋(编号:XYⅣ-3)8个^(230)Th年龄和256个氧同位素结果,获得了16.8~15.2 ka BP期间平均分辨率达7 a的东亚夏季风演变序列.该石笋氧同位素记录最为显著的特征是在16.3~16.1 ka BP时段出现两个阶段的偏正过程,振幅达1.8‰,指示了一次显著的弱季风事件突变过程,对应于北大西洋显著的H1事件.与具有年层时标的南京葫芦洞和神农架青天洞石笋记录对比发现,尽管在定年误差范围内3个洞穴的石笋记录都捕捉到了H1事件的这次突变过程,但我国东南仙云洞记录的H1突变过程的时间(~260 a)明显比长江中下游的青天洞(18 a)和葫芦洞(19 a)长得多,表现出显著的差异响应.分析表明,在北半球突变事件诱发后,热带西太平洋的海气过程有可能是造成这种差异响应的原因.

福建仙云洞石笋记录的新仙女木突变事件结束时的缓变特征

新仙女木（Younger Dryas,简称YD）事件是发生在末次冰消期升温过程中北半球的一次急剧降温事件.文章基于福建西部仙云洞石笋（编号：XYⅣ-14）9个高精度230Th年龄和233个氧同位素分析,建立了12.68～11.25 ka B.P.时段平均分辨率达7 a的东亚夏季风强度的演变序列.该石笋氧同位素记录最为显著的特征是在11.89～11.51 kaB.P.时δ180在380±95 a内偏负约1.3‰,指示了YD事件缓慢的结束过程.与基于年层时标的我国北方苦栗树洞、南京葫芦洞和神农架青天洞石笋记录对比发现,仙云洞记录的YD结束过程的时间（380±95 a）明显比苦栗树洞、葫芦洞和青天洞记录（38 a、10a和11a）长300多年.仙云洞石笋所记录的YD事件缓慢结束的特征与低纬菲律宾Palawan洞穴石笋记录十分相似.分析结果表明,受热带西太平洋海气耦合的影响,低纬水文循环过程的变化比高纬的气候突变要缓慢的多.

福建仙云洞石笋记录的19.0~17.6ka B.P.期间东亚夏季风增强事件

末次冰盛期回暖事件(19.0~17.6 ka B.P.)对于理解末次冰期终止机制具有重要意义.本文根据福建仙云洞石笋(XY7)的16个高精度^230Th年龄和327组δ^18O数据,重建了26.4~14.9 ka B.P.期间十年际分辨率的东亚夏季风演变过程,清晰地捕捉到了发生在末次冰盛期的夏季风增强事件.仙云洞记录指示这一强季风事件发生在19.0~17.6 ka B.P..尽管亚洲季风区各地洞穴石笋都明确记录了这一强夏季风事件,但仙云洞记录的振幅要小很多,仅为0.5‰.这可能与仙云洞位于受东亚夏季风影响的前缘地带,受低纬海洋水文循环过程影响强烈,降水同位素的季节性差异相对较小有关.通过与高低纬地区古气候记录的分析对比表明,末次冰盛期晚期受到太阳辐射升高、 北大西洋径向翻转环流增强和热带太平洋Super-ENSO的共同影响,东亚夏季风在19.0~17.6 ka B.P.期间显著增强.