末次冰期Heinrich Stadial 4气候突变事件(HS4事件)是发生于约40 ka B.P.(B.P.表示Before Present, Present为公元1950年)最为显著的一次海因里希冰阶事件,对其转型特征和精细结构的刻画有助于深入理解千年尺度气候突变事件的机制。本研究基于贵州黔西县水西洞SXG-3石笋的11个高精度230Th年龄和277个δ^(18)O数据,重建了40.77~37.17 ka B.P.时段平均分辨率为13 a的亚洲夏季风强度演变序列。该石笋氧同位素记录清晰地捕捉到了HS4弱季风事件,呈现出三阶段变化的特征,即:第1阶段(39.97~39.13 ka B.P.),石笋δ^(18)O在840±90 a内偏正1.32‰,夏季风缓慢减弱,对应于热带辐合带(Intertropical Convergence Zone,简称ITCZ)的南移和格陵兰气候快速变冷;第2阶段(39.13~38.35 ka B.P.),石笋δ^(18)O整体偏正,平均为-8.34‰,夏季风强度达到最弱,而南美季风达到最强,对应于ITCZ移动至最南端;第3阶段(38.35~37.59 ka B.P.),石笋δ^(18)O在760±89 a的时间内偏负至-9.25‰,对应于ITCZ的向北移动和格陵兰气候快速变暖。水西洞石笋记录的HS4事件三阶段变化特征与福建仙云洞记录十分相似,对应于NEEM(Northern Greenland Eemian Ice Drilling)冰心^(17)O-excess所反映的低纬水文循环过程变化,同时与南美Toca da Boa Vista(TBV)和Toca da Barrigude(TBR)洞穴石笋记录呈“镜像关系”。分析结果表明,在北半球高纬气候触发后,热带海洋和南半球热量的不断积聚及其随后的释放所引起的ITCZ的南北移动是造成这种三阶段变化的主要原因。
基于黔北三星洞石笋（SX29）9个铀钍年龄和420个氧同位素分析,获得了113.6±0.3-106.2±0.4 ka BP（相对于1950年）10年际分辨率的δ18O时间序列.该石笋δ18O时间序列记录了MIS 5d/5c转换时亚洲夏季风强度变化的突变过程.根据突变过程中间点的年龄确定MIS5d/5c突变时间为108.1±0.3 ka BP.石笋记录对MIS 5d/5c突变时间的精确标定可以作为MIS 5阶段重要的年龄控制点,用以校正南北极冰芯记录和深海沉积记录的时间标尺.季风MIS5d/5c转换阶段也表现为类似过去4个冰消期的2个阶段变化过程：阶段Ⅰ为夏季风较弱时期,而南极温度缓慢上升;阶段Ⅱ为夏季风快速增强时期,与甲烷浓度突变同步,南极温度则上升至最高值.
【目的】全球变暖背景下,喀斯特地貌广布的西南地区可能面临石漠化加剧的风险,对该区域石漠化演变历史的重建具有重要意义。【方法】通过采自贵州省黔西县黑洞一支石笋(HD12)的29个230Th年龄和954个δ^(13)C数据,重建了该地区过去4 750年的生态环境演变历史。【结果与结论】发现在4 322~3 526 a B.P.以及803~82 a B.P.时段存在两个显著的δ^(13)C正偏移,说明这两个时段洞穴上方的生态环境出现了恶化。HD12石笋δ^(13)C记录在约803 a B.P.的显著偏正持续了约290 a,其振幅达4.2‰,指示了该区域石漠化的扩张过程。这一时期西南地区多个洞穴石笋δ^(13)C值的一致偏正特征,可能指示了宋末靖康事件(823 a B.P.)后,人口的大量迁入和气候的干旱化导致了该区域石漠化的扩张。HD12石笋δ^(13)C值在4 322~3 526 a B.P.时期的偏正,振幅达4.9‰,其中4 322~3 977 a B.P.偏正过程对应于北半球4.2 ka事件,而3 777~3 526 a B.P.的偏正对应3.7 ka事件,两个时期的干旱事件在西南地区的多个石笋与湖泊记录中均有体现,说明在此期间,亚洲夏季风减弱,降水减少可能引起了该区域植被覆盖度大幅降低和土壤严重退化。
通过黔北三星洞2支石笋(编号:SX3-a和SX14)的25个高精度230Th年龄(测年误差≤76 a)和740个氧同位素数据,重建了末次冰消期至早全新世(16.82±0.04~8.29±0.03 ka B.P.)平均分辨率达10 a的亚洲夏季风演变历史。无论在千年尺度还是百年尺度,甚至是十年际气候事件上,三星石笋δ18O记录的季风气候与北高纬气候都存在耦合关系。然而,在波令-阿勒罗德(B?lling-Aller?d)时期,与格陵兰冰芯所记录的温度逐渐回冷的趋势相反,亚洲夏季风表现出逐渐增强的过程。太阳辐射能量的增加和越赤道气流的增强有可能是引起此时期夏季风增强的主要原因。在前北方期(11.7~9 ka B.P.)时,南极温度、大气CO2浓度和CH4浓度等在新仙女木(Younger Dryas,YD)结束后均达到最大值,而石笋δ18O记录表明在YD冷事件结束后,直到9 ka B.P.左右亚洲夏季风才达到最盛期。冰消期结束后,虽然太阳辐射能量已经达到高值,但直到9 ka B.P.之前,北美大陆仍然残留较大的冰盖,有可能对夏季风的增强起到一定的限制作用。另外,早全新世南极变冷同样有可能通过加强越赤道气流来影响夏季风气候。
