泰国西北部年纹层石笋记录的近1700年气候变化

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亚洲夏季风降水异常引起的旱涝频繁交替对其影响地区的社会经济发展和生态系统平衡影响深远。泰国西北部所处的泰国季风区是印度季风和西北太平洋季风的交汇地带,是亚洲夏季风的重要组成部分。泰国夏季风降水变化的特征与规律研究,不仅有利于区域社会、环境和经济发展,还可以增进我们对于亚洲夏季风系统演化规律与机制的理解。由于该区现代器测资料的时间跨度较短,已发表的树轮和石笋研究主要聚焦过去几个世纪,长时间跨度的古气候记录甚少,特别是近2000年时段的高分辨率记录尚未见有报道,限制了对百年至年代际尺度季风降水变化及其机理的认识,该区广泛分布的洞穴石笋可以提供精确定年的高分辨率古气候记录。本文利用泰国西北部Namjang洞1支长约77 cm的文石石笋(编号NJ1202),分析了10个230Th年龄、1617条年纹层和655个δ18O数据,建立了基于年层定年的石笋δ18O序列,经当地器测数据校准,重建了近1700年来(362~1331 A.D.和1365~2012 A.D.)平均分辨率为3年的夏季风降水演化序列,探讨近1700年来泰国西北部季风降水的演变特征,重点关注典型冷暖气候期季风降水百年至年代际尺度变化及其驱动机制,主要得出以下几点认识:1)NJ1202石笋δ18O序列显示泰国西北部近1700年来的气候模式大体呈暖湿–冷干组合,如中世纪暖期(MWP)相对湿润,黑暗时代冷期(DACP)和小冰期(LIA)相对干旱,这种数百年尺度的温湿配置特征与印度中北部、印度中东部和泰国东北部的气候记录有较好的一致性,但在较短时间(年代际至年际)尺度上则存在一定的区域差异性,这表明最近1700年来亚洲季风区降水在时空分布上既有一致变化的规律性,但也存在复杂性和多变性。2)在DACP期间(362~892 A.D.):NJ1202石笋δ18O序列显示该时期夏季风降水持续减少,气候呈现由湿润向干旱转变趋势,这与中国西南地区、西北季风区和长江中下游地区石笋记录的结果一致,说明DACP时百年尺度的亚洲夏季风减弱、降水持续减少现象具有广泛的区域一致性。显著的多年代际振荡是DACP时期最为突出的特征,高分辨率的石笋δ18O序列清晰捕捉到9个持续时间约20~40年、平均振幅达1.4‰的干旱事件(编号D1~D9),这些年代际尺度的干旱事件在亚洲季风区不同区域都得到不同程度的证实,尤其是中国西南四川地区。3)在MWP期间(892~1170 A.D.):NJ1202石笋δ18O序列显示该时期夏季风降水总体偏多,气候相对湿润,其内部存在两个多年代际尺度的湿润阶段和一个准百年尺度的严重干旱阶段,总体上呈现“M”型的降水/干湿振荡结构,同时显示出MWP缓慢开始而相对快速结束的特征。NJ1202石笋序列显示温暖气候背景下区域季风降水在总体增加趋势上有发生大规模连旱事件的可能性,这对于预估当前增温情景下区域降水变化具有一定的指导意义。4)在LIA期间(1170~1915 A.D.):NJ1202石笋δ18O序列显示该时期夏季风降水总体偏少,气候相对干旱。通过与亚洲季风区其他记录对比,提供了亚洲季风区在百年尺度上部分记录LIA时期夏季风降水减少的证据。高分辨率δ18O序列精细刻画了LIA内部存在两个准百年和6个数十年尺度的干旱事件(编号W1~W8),这些干旱事件在广泛区域的古气候资料中均有不同程度的体现,部分事件还与区域文明演化存在一定的关联。5)NJ1202石笋δ18O序列与太阳总辐照度、大西洋海表温度记录呈显著正相关关系,说明太阳活动和大西洋多年代际振荡(AMO)可能是泰国西北部近1700年来季风降水百年至年代际尺度变化的主要驱动因子;NJ1202序列的功率谱分析结果显示存在显著的太阳活动周期(550年、206年、83年、19年和9~12年),进一步支持太阳活动的驱动作用,同时显示显著的2~8年周期可能暗示该时期年际尺度的气候变化受到ENSO和(或)印度洋偶极子(IOD)调控。
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