本文通过对湖北清江洞穴石笋稳定同位素组成、微量元素组成、流体包裹体惰性气体组成、有机分子化石组成、可溶硅组成、颜色反射光谱研究和年代测定,综合应用多项替代性环境指标探讨了长江中游近2万年以来的气候特征及其变化机制.研究发现,(1)湖北清江洞穴石笋碳酸盐δ<13>C响应植被变迁,δ<18>O与大气环流格局,特别是东亚夏季风的变化有关,它们分别是古温度和古降水有效的替代指标.(2)石笋中微量元素分布响应气候变化,Sr/Ca和Ba/Ca与岩溶滴水的滞留时间有关,可以反映古湿度;Mg/Ca与温度有很好的相关性,可用于表征温度.(3)石笋中流体包裹体惰性气体组成是一个单一的古气温指标,1n(Xe/Ar)与温度负相关.(4)石笋中分子化石来源于洞穴及其上覆土壤层的生物活动,组成受气候和环境影响.C<,16-21>/C<,22-33>代表低等菌类与高等植物的比例,与温度有关,C<,18>表示低等生物生产力,是湿度和温度共同作用的结果,C<,27>/C<,31>表示草本植物和木本植物的比例,可反映湿度.(5)石笋可溶硅是土壤硅酸盐矿物化学风化的产物,其含量高低与气候和人类活动影响有关.气温高,化学风化作用强,可溶硅丰度大;反之亦然.(6)石笋颜色的反射光谱反映了物质组成,A<,450/700>与石笋中铁含量一一对应,可指示气候的干湿冷热变化,是一个具有良好应用前景的高分辨率替代指标.研究表明,长江中游近2万年以来的气候记录表现出明显的冷暖旋回.总体上,温度与湿度存在相反的趋势,即气温高的时段表现出湿度减小的趋向.但是,气温和降水变化并不同步,气温领先于降水变化约1000年.长江中游气候及其变化特征反映了东亚大气环流格局的时空演变,与热带环流、副热带环流和中高纬度环流之间的相互作用有关.夏季风强,西太平洋副热带高压偏北,西南季风和东南季风输送的水汽在长江以北地区上空辐合,黄河流域及附近的华北平原降水增加,而长江中游阳光灿烂,气温高,降水少,蒸发强烈,气候干热.反之,夏季风弱,西太平洋副热带高压南撤,长江中游为一降雨带所覆盖,天气多云,气温低,湿度大.长江中游气温领先于降水变化是不同的下垫面对全球变化(如太阳辐射变化)响应差别的具体表现.陆地升温或降温迅速;而海洋容量大,温度变化慢,由海陆热力差异引起的夏季风变化滞后.