重庆金佛洞石笋记录的MIS11内部精细结构及其与全新世对比研究

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我们当前所处的全新世是一个温暖的间冰期,考虑到在类似的气候要素影响下可能会产生类似的气候效应,人们通过研究古气候序列寻找当前间冰期的参照体来预测全新世未来的自然气候变化。发生在400kyr BP(千年前,以1950CE为准)左右的深海氧同位素阶段11(Marine Isotope Stage 11,MIS11)被认为是过去500kyr里最温暖、持续时间最长的间冰期。从MIS11与全新世在地球轨道参数和温室气体浓度等方面的相似性来看,MIS11可能是全新世的最佳参照体。目前,由于完整覆盖MIS11阶段并且能够独立定年的高分辨率古气候记录很少,人们在研究MIS11的精细结构和MIS11内部的气候突变事件以及进行MIS11和全新世的精细对比时还存在一定难度。因此,本文在前人研究的基础上通过增加测试6个年龄样品和加密测试1325个石笋稳定同位素样品建立了来自中国西南地区金佛洞的高分辨率、精确测年的石笋J33氧同位素序列。并且试图通过石笋J33δ18O记录重建完整覆盖MIS11阶段的443.6-321.6kyr BP亚洲夏季风变化历史,对MIS12-10阶段的内部结构进行划分,研究MIS12-10期间的千年尺度气候突变事件,最后尝试提出一种新的MIS11与全新世对比方案,为研究MIS11的结构特征和演变规律提供新的参考,为理解间冰期气候变化过程和预测未来气候变化提供依据。通过数据的对比分析,本文主要得出了以下结论:(1)石笋J33δ18O记录显示MIS11除了可以划分为MIS11a、MIS11b、MIS11c、MIS11d和MIS11e之外,还可以进一步将MIS 11b划分为三个子阶段:MIS11bⅠ,MIS11bⅡ和MIS11bⅢ。J33石笋记录覆盖了MIS12的三个阶段:MIS12a、MIS12b、MIS12c,同时也显示MIS10可划分为MIS10a、MIS10b和MIS10c三个阶段。此外,石笋J33δ18O记录显示MIS11间冰期的持续时间为19kyr,间冰期适宜期的持续时间为8kyr。(2)石笋J33δ18O记录显示MIS12-MIS10期间发生了多次千年尺度季风突变事件。在MIS12-11转换期内,石笋J33δ18O序列记录的两次弱季风事件W5A(发生在423kyr BP左右)和W5B(发生在432kyr BP左右)与发生在末次冰期的H1(Heinrich 1)和H2事件的发生机制类似。此外,石笋J33δ18O序列记录了一次发生在410kyr BP左右的千年尺度弱季风事件,说明MIS11间冰期内部的气候是不稳定的。与YD(Younger Drays)事件的对比显示二者均发生于间冰期盛期之前的季风强度和太阳辐射强度逐渐增强的过程中,但在变化幅度、持续时间等方面存在差异。在MIS11a-MIS11b期间,石笋J33δ18O序列记录了四次千年尺度弱季风事件,表明MIS11后期的气候也是不稳定的。在MIS10b-MIS10c期间,亚洲夏季风强度依然强劲,这可能是该时期太阳辐射变化幅度较小造成的。直到MIS10a阶段,季风强度才出现大幅减弱,标志着一次弱季风事件W4A的发生。MIS12-11转换期与MIS2-1转换期内的弱季风事件的相似性以及MIS11间冰期内部弱季风事件与YD事件的相似性进一步支持了MIS11与全新世的可比性。(3)考虑到太阳辐射和地轴倾斜率的重要作用,本文初步提出一种综合的MIS11与全新世对比方案,即将MIS11第二个太阳辐射峰值与全新世的太阳辐射峰值相对,并且将T-V(Termination V)和T-I期间的弱季风事件对准。对比方案显示,MIS11间冰期盛期可以大致对应于当前间冰期盛期,两个间冰期盛期之前的弱季风事件可以对应,并且445-422kyr BP时段与37.5-14.5kyr BP时段的亚洲夏季风变化趋势十分类似,MIS12-11转换期内的W5B弱季风事件也可与H2事件对应。通过对比发现全新世缺少与MIS11d和MIS11e对应的阶段,这也解释了MIS11间冰期比全新世持续时间长的原因。
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