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石笋记录的百年尺度水文、土壤过程及其与太阳活动的关系

作者:刘树双; 方一帆; 刘殿兵 南京师范大学地理科学学院; 江苏南京210023

摘要:基于黔西南雾露洞高分辨率石笋同位素记录,重建了62.0~58.2 ka BP 和20.9~15.5 ka BP 期间亚洲夏季风水文历史和洞穴岩溶环境变化过程。两支石笋(Wu58 和Wu60)实测16 个230Th 年龄和966 组氧、碳同位素数据。结果显示,深海氧同位素3 阶段(MIS 3)早期和2 阶段(MIS 2)期间,千年尺度δ^18O 变化非常显著,而δ^13C 则在稳定的背景值下,呈百年尺度波动。去趋势发现,δ^18O 指示的百年尺度弱季风事件与δ13C 指示的土壤CO2产率衰减过程变化一致。两组同位素变化呈相似的百年尺度波动,共同周期约300 a,说明本区域土壤CO2产率变化与百年尺度亚洲夏季风变化密切相关。在变化幅度上,δ^13C 的振幅远大于δ18O (约1.5~3.5 倍),表明碳同位素变化对于气候响应具有放大效应,或者δ^13C 与δ^18O 变化具有不同的地球化学行为。通过与大气14C、冰芯10Be 记录对比,发现百年尺度季风强弱及岩溶过程变化与太阳活动指标具有相似性,说明太阳活动对百年尺度季风强弱和土壤CO2产率起到主控作用。可能的途径是,太阳活动通过海-陆热力差,影响夏季风强度和当地土壤湿度水平,并经生态效应进一步放大。然而,在百年尺度上,δ^18O 振幅仅为0.4‰,远小于千年尺度变化(1.5‰)。因此,千年尺度亚洲夏季风突变的诱发因子可能不直接受控于太阳活动,需要其他驱动因素或者气候系统内部放大机制来解释。

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地球化学

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