石笋作为绝对定年精确、代用指标分辨率高、沉积较为稳定的古气候研究载体，已被广泛用于重建各种气候系统下的古气候记录。西南印度洋水汽变化受热带辐合带、热带东太平洋海表温和南半球亚热带永久性马斯克林高压共同作用，与南非季风和亚洲季风等多种重要的气候系统紧密相连。然而不管是现代气象还是古气候研究，都未对西南印度洋的水汽变化特征进行系统报道。本文以石笋为研究载体，首次对西南印度洋过去25ka以来的气候变化展开研究，本研究工作填补了区域气候变化历史的空白，对理解不同时间尺度南印度洋气候变化过程及其与南北半球气候系统之间的关系有着重要的指导作用。 本文利用西南印度洋罗德里格斯岛（后简称罗岛）Patate洞穴（样品PATA-1和PATA-2）和La Vierge（样品LAVI-15-7和LAVI-4）洞穴的四根石笋，依托U-Th和14C定年技术，结合稳定同位素和微量元素测量技术，重建了过去约25ka以来的古气候记录，展示了西南印度洋从现代至末次冰盛期连续的气候演变过程。基于现代气象分析资料，对位于热带雨带南部边界的罗岛降水及降水氧同位素的变化规律展开研究。在年际至年代际尺度，热带辐合带南部边界的位置作为主要影响因素与ENSO及马斯克林高压共同影响西南印度洋的降水。降雨量和热带大气对流强度是控制罗岛及周边地区降水氧同位素的主要影响因素。 利用La Vierge洞穴的两根石笋重建了过去约8ka以来的高分辨率古气候记录。结果显示西南印度洋在全新世存在多十年至百年尺度的剧烈波动，常呈现逐渐变干、快速回湿的“锯齿状”模式。该记录为晚全新世发生在马达加斯的巨型哺乳动物灭绝和中全新世发生在毛里求斯的大规模渡渡鸟骨堆事件提供了详实的自然变化背景。结果表明，在这些大型动物数量锐减甚至灭亡事件中，局地气候均呈现干旱的状态或趋势。在早中全新世，大型动物在严重干旱的自然条件下可通过减少种群数量存活，但是在晚全新世却因受人类活动影响而最终灭亡。 基于Patate洞穴的两根石笋，将本区域高精度高分辨的古气候记录追溯至过去25320年。从总体看，罗岛石笋氧同位素记录表现出三个显著特征：1）从末次冰盛期至晚全新世存在显著且持续的多百年至千年尺度周期变化。2）中晚全新世与末次冰盛期均无显著趋势变化，均值和生长速率相近，但其在末次冰盛期的振幅显著小于全新世的。3）末次冰消期是整条序列中最为偏负的时段，从17.2至11.6ka显示逐渐偏负趋势并伴随千年尺度气候振荡，随后早全新世显示持续偏正的趋势。 以末次冰消期最后一次异常冷事件-新仙女木事件（YD事件）为例，罗岛石笋氧同位素显示“缓进慢出”偏重的谷状结构。通过与印度洋西部、北部和东部的众多古气候记录对比，罗岛与热带印度洋海岸地区以及亚洲夏季风传输路径上的众多地质记录一致均呈现氧同位素偏重的状态。经分析表明，相对热带辐合带南移，其对流强度减弱是致使亚洲夏季风从源区至下游地带水汽传输过程均发生减弱的主要因素。 从约17.2ka开始石笋氧同位素振幅显著增加并持续至晚全新世。与主要受热带雨带南部边界南北移动的中-晚全新世不同，西南印度洋降水过程在末次冰盛期及末次冰消期早期主要受北移的西风带控制。随着南极东部逐渐变暖，大气CO2增多，南大洋海表温度升高，海冰消退，南移的西风带对西南印度洋的影响逐渐减弱，并于17.2ka被热带海气过程取代。热带东太平洋海表温平均态在中晚冰消期异常偏高（类厄尔尼诺态）和早全新世异常偏低（类拉尼娜态）分别驱动了罗岛石笋氧同位素逐渐偏负和偏正的趋势。在冰消期17.2至11.6ka之间，北半球高纬发生的两次北大西洋翻转环流减弱的千年事件（海因里希事件（H1）和YD事件），削弱了热带辐合带强度，抑制罗岛石笋氧同位素偏负的趋势。而当北半球处于BA暖期时，在增强的热带辐合带和温暖的东太平海表温的共同作用下，石笋氧同位素显著偏负并成为整个记录中最为偏负的时期。 本研究工作为西南印度洋的气候研究奠定了现代分析基础，为古气候研究提供了一条高精度、高分辨率的石笋记录用以做全球对比，填补了西南印度洋末次冰盛期以来水汽变化历史的空白，对深刻理解百年至千年尺度热带与中高纬的海气相互作用具有重要意义。 |
