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| 1 | 中国石笋古气候研究的回顾与展望显示文摘石笋是洞穴次生碳酸盐的一种,是由含Ca2+和HCO3的洞穴滴水滴到洞穴地面后,水中碳酸钙在一定条件下过饱和析出,经年复一年沉积形成.石笋是古气候研究的重要地质材料之一,其优势在于空间分布广、适合UTh和U-Pb精确定年、气候代用指标丰富、记录较连续、时间跨度较大、相互对比性强和采样成本低等.以上有利因素使得洞穴石笋在全球气候变化研究领域有着不可替代的重要作用.石笋古气候研究于20世纪60~70年代在欧美等西方国家起步,中国的相关研究是在改革开放后80~90年代中期逐步发展起来的.这一时期虽然总体研究水平与国际水平有较大差距,但打下了良好的研究基础、培养了多个人才队伍.进入21世纪,以2001年发表南京葫芦洞石笋记录为起点,中国石笋古气候研究在开放合作的基础上,迎来了蓬勃发展和真正意义上的飞跃,产生了重大国际影响,在多个相关技术和研究领域迈向了国际前沿.标志性成果包括建立了目前世界最长的东亚季风(64万年)石笋记录,以及印度季风(28万年)、南美季风(25万年)、北美西风区(33万年)、中亚西风带(13.5万年)和中国西部西风带(50万年)最长的石笋记录,奠定了这些气候系统石笋古气候研究的里程碑;揭示了轨道-亚轨道尺度上亚洲季风与太阳辐射、南-北极地气候变化的关联,以及与南美季风的反相位关系,为发展轨道-亚轨道气候变化理论提供了新的内涵和证据;阐述了亚洲季风与西风带气候模态之间的耦合和分异关系;精细刻画了全新世亚洲季风变化历史、提供了中国和印度文明-文化演化的水文气候变化背景;建立了大量的2000年以来的高分辨率石笋记录,对理解短尺度气候变率、幅度、事件、周期及预测未来气候变化具有重要意义;改进或发展了包括U-Th测年技术在内的多项重要技术和新的水文气候学指标;为精准重建大气14C做出了重要贡献.展望未来,中国石笋界将继续发展关键技术、进一步厘清石笋指标的水文气候学意义、注重与相关学科的融合交叉、聚焦全球气候变化的前沿科学问题和重大社会需求,做出新的更大的科学贡献. | 程海 张海伟 赵景耀 李瀚瑛 宁有丰 Gayatri KATHAYAT | 2019 | 中国科学:地球科学2019，49，10： | 41 |
| 2 | Chinese stalagmite paleoclimate researches: A review and perspective显示文摘Stalagmite is one kind of secondary carbonates formed in limestone caves(speleothem). After cave water droplets containing Ca2+and HCO3 drip onto floor, carbonate in the water might become supersaturated due to CO2 degassing under certain conditions, resulting in the formation of stalagmite in a process year after year. Stalagmite is one of important geological archives for paleoclimate research. The advantages include wide spatial distribution, suitable for U-Th and U-Pb dating, enriched in climate proxies, continuity, long time span, comparability and lower sampling cost etc. These factors have propelled stalagmite paleoclimate research to the forefront of global paleoclimatology with an irreplaceable role. The stalagmite paleoclimate study started in the western countries, mainly in Europe and America in 1960 s–1970 s, while the relevant research in China was progressively developed in the 1980 s–1990 s after the Reform and Opening up. Although there was a huge gap between the overall research level in China and western countries, a solid research foundation, as well as a number of talent teams were established during the period. In the 21 st century, starting from the publication of stalagmite records from Hulu Cave in Nanjing in 2001, the stalagmite paleoclimate research in China has ushered in a flourishing development and a real leap on the basis of international cooperation, resulting in significant international impacts. The landmark achievements, including establishment of the world’s longest(640000 years) East Asian monsoon stalagmite record, as well as the longest Indian monsoon(280000 years),South American monsoon(250000 years), North American westerly climate(330000 years), Central Asian westerly climate(135000 years), and northwestern China westerly climate(500000 years), have laid a milestone in the paleoclimate study in these climate domains. Importantly, these stalagmite records have revealed the relationship of Asian monsoon variations with solar insolation climate change in polar regions, and the South American monsoon changes on orbital-suborbital timescales, which have provided new geological observations for the development of orbital-suborbital climate theory;elaborated coupling and differentiation relationships between the Asian monsoon and the westerly climate;reconstructed the history of Asian monsoon changes in the Holocene in detail, and thus the hydrological and climate variances behind Chinese and Indian civilizationcultural evolutions. Furthermore, a large number of high-resolution stalagmite records over the past 2000 years have been reconstructed, which are important for understanding short-term climate variability and magnitude, events, cycles, and thus the future climate projection. The achievements have also involved the improvements of a number of important techniques, such as U-Th dating method, the establishments of various hydroclimatic proxies, as well as the contributions to the reconstruction of the atmosphere14C variation history over the past ~54000 years. On the perspective of the future, the Chinese stalagmite community should continue to develop key techniques, further clarify the hydroclimatic significance of stalagmite proxies, impel the integration of related disciplines, and concentrate on key scientific issues in global climate change and major social demands. | Hai CHENG Haiwei ZHANG Jingyao ZHAO Hanying LI Youfeng NING Gayatri KATHAYAT | 2019 | Science China Earth Sciences2019，62，10： | 17 |
| 3 | 湖北玉龙洞石笋多指标记录的4.2ka事件显示文摘利用湖北神农架利川市玉龙洞一支长约400 mm的石笋(TCL),结合稳定同位素、 微量元素以及灰度等多指标重建了14.4 ka B.P.~2012 A.D.时段十年际分辨率的东亚地区气候与环境变化.该时段内,δ^18O变化范围为-9.5‰^-6.6‰,平均值为-8.48‰.该记录与亚洲季风区同时段其他石笋记录重现性良好,说明石笋δ^18O可以较好地反映轨道至千年尺度的亚洲夏季风强度变化.结合其δ^13C、 微量元素以及灰度重建了多指标气候变化.石笋δ^13C变化范围是-8.2‰^-3.8‰,围绕均值-5.4‰上下波动,主要存在千年尺度振荡,反映了洞穴上覆植被覆盖率和土壤CO2产率的变化.石笋TCL的灰度值、Sr/Ca和Ba/Ca比值与δ^13C值在千年尺度波动上对应关系良好,间接指示了与当地水热条件相关的洞穴水文状况变化.石笋灰度与δ^13C值对应关系良好,间接指示了干湿度或降雨量的变化.石笋中Sr/Ca和Ba/Ca变化的总体趋势基本一致,主要受当地降水量控制下土壤淋滤作用变化的影响.TCLδ^18O序列显示'4.2 ka事件'的起止时间段为4.4~4.1 ka B.P.,整体呈现'缓慢开始,快速结束'的结构特征.此时段其δ^13C值偏正,灰度以及微量元素代用指标趋势均呈现低值,这种不同指标间出现的协同变化,说明当时利川地区降水量减少,局域环境明显偏向干冷.文章推测此次干旱事件的发生是由于大量淡水注入北大西洋,海表温降低,使得赤道辐合带(ITCZ)南移,进而引起北半球中低纬度季风减弱并得以在石笋多指标记录中反映. | 白雨洁 吴江滢 梁怡佳 邵庆丰 | 2020 | 第四纪研究2020，40，4： | 12 |
| 4 | 基于树轮宽度重建川西南137年秋冬季平均气温变化显示文摘在全球气候变暖背景下,青藏高原东南缘的川滇横断山高海拔地区秋冬季温度变化已经成为区域气候变化研究热点。为了更好地了解长时间尺度下秋冬季平均气温变化对树木生长的影响,本文运用泸沽湖地区丽江云杉(Picea likiangensis)树轮宽度资料,建立了标准年表。并基于气温与树轮宽度指数的关系,重建了过去137年来川西南地区的秋冬季平均气温波动历史。重建序列存在2个暖期(1911~1927 A.D.,1992~2015 A.D.)、1个冷期(1939~1991 A.D.)。与其他树轮序列、沉积记录及历史记录的比较和空间相关分析,显示重建结果可靠,且具有区域代表性。集合经验模态(EEMD)分解得到2 a、19 a和54 a的周期控制序列冷暖波动。厄尔尼诺-南方涛动(ENSO),太阳黑子,太平洋年代际涛动(PDO)和北大西洋涛动(NAO)可能是以上周期的驱动因子. | 谢成晟 李景吉 高苑苑 石松林 彭培好 杨兴 冯玮娜 | 2020 | 第四纪研究2020，40，1： | 10 |
| 5 | 中国石笋微层在古气候重建中的应用研究显示文摘石笋微层作为一种常见的岩溶沉积形态,响应于气候和环境的变化.因其具有超高分辨率和精确计年等特点,已经被广泛应用于古气候和古环境重建.本研究根据中国已经发表的石笋微层研究,基于石笋微层形成机制以及石笋微层类型划分,对石笋微层的计数和年代方法,以及目前已经使用的石笋微层中各种代用指标对气候环境的响应机制进行了总结,并在此基础上对石笋微层年代学和气候学研究中出现的问题进行了讨论.在构建石笋微层高分辨率年表时,辨别和排除特殊微层(伪年层、超年层、缺层等)所带来的误差,以及根据不同的洞穴环境探讨微层中各种物理和地球化学指标在年际-季节尺度上的气候与环境意义,并对其进行定量重建,是当前微层年代学和气候学需要面对的主要问题.石笋微层在重建气候突变事件内部结构以及古气候定量重建方面潜力巨大,在今后的研究中首先应结合现代洞穴监测,讨论石笋微层的形成机制和沉积旋回特征,准确判断伪年层或缺层所导致的年代误差.其次,要利用多指标综合对比,对洞穴系统中气候与环境信号的传递过程进行定量研究,加强新技术和新方法的应用,提高石笋微层年代模型和古气候代用指标解译的准确性. | 吴尧 李廷勇 陈朝军 黄冉 王涛 肖思雅 邱海英 徐玉珍 黄洋阳 李俊云 | 2020 | 第四纪研究2020，40，4： | 9 |
| 6 | 江西峨嵋洞石笋微层特征及其形成机制显示文摘生长快速、具有年纹层的洞穴石笋是研究过去季节-年际尺度气候变化的重要地质载体之一。本研究对江西峨嵋洞长度为60 mm的现代石笋EM1进行微层分析、高分辨率的氧、碳同位素测试分析,研究了石笋微层特征及其形成机制。研究表明峨嵋洞石笋微层具有典型的“南方型”微层特征:肉眼可见的暗褐色致密亚层,在透射光下为透光层,在紫外光下为不发光层;肉眼可见的乳白色疏松亚层,在透射光下为不透光层,在紫外光下为发荧光层。暗褐色致密亚层的方解石δ^(18)O值由年内最小变为最大而δ^(13)C值为年内偏正峰值,乳白色疏松亚层的方解石δ^(18)O值由年内最大变为最小而δ^(13)C值为年内偏负峰值。月-季节分辨率的δ^(18)O和δ^(13)C记录为反相关关系,δ^(18)O滞后于δ^(13)C变化约3~4个月。研究认为峨嵋洞石笋微层的形成可能主要与春季-早夏较多降水和有机质淋滤(形成乳白色疏松亚层)以及盛夏高温干旱(形成暗褐色致密亚层)的配置有关。部分乳白色疏松亚层内还发育有极细的荧光层,被证实为年内层(伪年层),其成因很可能与春季至早夏多次强降水造成的数次有机质脉冲沉积有关。 | 张海伟 包艳艳 张瑞 孟秉霖 蔡演军 程海 | 2022 | 第四纪研究2022，42，4： | 4 |
| 7 | 末次冰盛期东亚夏季风变化的重庆石笋记录显示文摘基于重庆小山岩洞XSY1石笋的5个^230Th年龄和582个氧同位素数据,重建了23134~19345 a B.P.期间分辨率约6.5 a的东亚夏季风变化历史.此石笋δ^18O记录的长期趋势逐渐负偏,在其上叠加了一系列千年-百年尺度季风振荡,呈现为4谷3峰的结构形态.重庆XSY1和南京MSD石笋 δ^18O记录在数百年尺度的反相关系表明冰盛期时东亚大陆东部水汽并非来自印度洋.与北高纬记录对比显示东亚季风的增强与减弱基本对应格陵兰温度的升高与降低时期,暗示在冰量最大时期东亚季风与北高纬气候仍密切联系.此外,XSY1的δ^18O与冰芯10Be通量亦存在明显的对应关系,表明太阳活动对东亚季风的调控作用受冰量边界条件影响较小.功率谱分析结果显示出1011 a、722 a、460 a、337 a和163 a的周期,与太阳活动周期相近,进一步确认太阳活动对东亚季风的驱动作用.石笋XSY1与澳大利亚石笋MC-S2δ^18O记录在千年尺度呈反相位变化,表明冰盛期时东亚季风与全球其他气候系统的动力联系. | 张伟宏 张振球 陈剑舜 周汪洋 邵庆丰 李凤全 王天阳 | 2020 | 第四纪研究2020，40，4： | 4 |
| 8 | 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显示文摘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. | 马乐 肖海燕 张鑫 姜修洋 蔡炳贵 | 2020 | 第四纪研究2020，40，4： | 4 |
| 9 | 末次冰盛期以来中国千年尺度气候的动力降尺度模拟——3个特征时期气候对比显示文摘本研究基于古花粉反演的自然植被变化,结合冰芯重建的温室气体资料,利用全球耦合气候模式CCSM3全变量强迫瞬变试验(TraCE-21 ka)模拟的月平均资料作为侧边界,嵌套高分辨率区域气候模式Reg CM4.1进行了末次冰盛期以来千年尺度气候的动力降尺度模拟,再现了中国区域气候高精度时空分布。通过对末次冰盛期、全新世中期及现代这3个特征时期模拟结果的对比得知,自末次冰盛期以来中国气温和降水变化有显著区域和季节差异,其中东部地区变化大于西部地区,夏秋季变化高于冬春季。与现代相比,末次冰盛期气候寒冷干燥,尤其是华南地区;全新世中期呈现出冬春偏冷、夏秋偏热的季节非一致性变化,意味着该时期气温的年振幅增大,其降水量呈北多南少分布,表明东亚夏季风较强,雨带偏北。此外,东北及青藏地区降水峰值强度、华北和华南降水峰值位置以及江淮流域降水强度在不同时期的差异表明了古季风降水模拟的复杂性和难度。 | 况雪源 韩跃超 王志远 | 2021 | 第四纪研究2021，41，3： | 3 |
| 10 | 南黄海西北部晚更新世以来的沉积环境演化显示文摘利用在南黄海西北部陆架获得的3500 km高分辨率浅地层剖面资料,结合3口地质钻孔的岩芯资料,建立了研究区晚更新世以来的沉积地层格架,厘定了地层地质年代。研究表明,过孔的浅地层剖面与钻孔岩芯的沉积地层有很好的对应关系。浅地层剖面可划分出5个主要不整合面(T5~T1)和6个主要地震单元(SU6~SU1),相应的钻孔岩芯可划分出6个主要的沉积单元(DU6~DU1),反映了大约128 ka以来的地层结构和沉积环境演化。钻孔沉积物岩性相特征、测年数据和地层反射特征表明研究区氧同位素5期(MIS 5)发育了滨浅海相和三角洲相沉积,MIS 4发育了河流湖泊相沉积,MIS 3发育了三角洲相沉积,MIS 2发育了河流和河口相沉积,MIS 1发育了近岸水下楔形沉积。晚更新世以来,南黄海构造相对稳定,影响沉积环境演化的主要因素是海平面变化和沉积物物源。本文的研究对于深入了解南黄海西北部陆海相互作用过程、地质环境演化以及揭示全球变化的区域响应具有重要的科学意义。 | 仇建东 刘健 张勇 陈彬 张欣 岳娜娜 | 2020 | 第四纪研究2020，40，3： | 3 |
| 11 | 亚洲夏季风9.2ka事件的湖北落水洞高分辨率石笋记录显示文摘基于湖北省落水洞一支长550 mm石笋的23个^230Th年龄、1099个氧同位素数据,重建了12.96~1.53 ka B.P.时段的平均分辨率为11 a的亚洲夏季风演化序列.该序列记录了在9.2 ka B.P.时存在一个显著的弱季风事件(称为'9.2 ka'事件),'RAMPFIT'法分析显示:'9.2 ka'事件的持续时间在9.8~9.2 ka B.P.之间,亚洲夏季风在'9.2 ka'事件中表现出开始时缓慢减弱(219 a)、 结束时迅速增强(78 a)的特征,事件内部存在两个次一级的振荡,曲线呈'两谷夹一峰'的不对称'W'型结构特征.'9.2 ka'事件受太阳活动和北大西洋淡水注入的共同影响,此时太阳活动减弱,且发生淡水注入事件,导致温盐环流减弱,赤道辐合带南移,促使亚洲夏季风减弱. | 梁七丹 吴江滢 赵笑笑 赵侃 杨少华 梁怡佳 邵庆丰 | 2020 | 第四纪研究2020，40，4： | 2 |
| 12 | 基于洞穴钙板碳、氧同位素和Δ47温标的青藏高原东南缘MIS7.2时段气候变化过程与机制探讨显示文摘本研究基于云南香格里拉石卡雪山高原面洞穴钙板SK下部约8.2 cm厚的7个^(230)Th年龄、81组碳氧同位素和9个Δ47温度数据,恢复了MIS 7.2时段的气候变化历史。SK-δ^(18)O序列重建了213.75~199.74 ka B.P.时段的印度夏季风演变过程,平均分辨率约180 a,该序列显示δ^(18)O值在209.17 ka B.P.和205.00 ka B.P.前后显著正偏,清晰记录了两个千年尺度季风减弱事件。通过与亚洲季风区石笋记录的对比发现,在MIS 7.2开始阶段印度夏季风与东亚夏季风同步变化,但在结束阶段,SK记录早于三宝洞记录约4000 a,考虑到样品年代误差及分辨率等因素,认为该时段轨道尺度上亚洲季风具有一致变化,但是准确时间还有待进一步厘清。Δ47古温度曲线与δ^(18)O、δ^(13)C记录的对比显示出MIS 7.2结束时段水热异步变化特征,与黄土-古土壤序列结论类似,不同的是SK记录的温度直接响应北半球太阳辐照度变化,而不是响应南极温度变化。SK记录显示夏季温度从207.36 ka B.P.左右逐渐回升,同期印度夏季风缓慢增强,但被大幅度的千年尺度季风减弱事件中断,印度夏季风显著增强滞后温度变化约6000 a,该过程与末次消冰期中海因里希事件(Heinrich events)或新仙女木事件(YD)类似,其机制可能与高纬气候变化有关,即冰盖融解导致大量淡水注入北大西洋,影响了北大西洋深水(NADW)和南极底层流(AABW)的生成,从而导致温盐环流(THC)减弱或中断,并通过大气-海洋环流传递到低纬地区,触发千年尺度印度夏季风减弱事件。 | 卢淑娴 王芳 刘宏 雷国良 李苗发 蔡炳贵 | 2022 | 第四纪研究2022，42，4： | 1 |
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