东亚季风区4.2 ka BP气候事件年际变化的精细解剖

An abrupt climate event occurred around 4.2 ka BP marks the ending of the Holocene Megathermal showing a close relationship with the collapse of Neolithic cultures. As the 4.2 ka BP event is a global climate anomaly, the response from the East Asian monsoon area is critical to understand the spatial-temporal distribution and the mechanism of the event. However, the lack of inter-annual 4.2 ka BP event records makes it difficult to confirm the 4.2 ka BP event in the East Asian monsoon area and to built the event’s regional model. Based on precise chronologies, this project will measure the oxygen and carbon isotopes and trace element ratios of a stalagmite collected from the middle Yangtze River at inter-annual scale. Combined with the annual growth rate and the layer grey scale variations of the stalagmite, the durations of the whole event and the abrupt onset and ending with abrupt amplitude, abrupt rate and abrupt change model of the 4.2 ka BP event at inter-annual scale in the East Asian monsoon area could be obtained. Compared with the inter-annual abrupt record of the 8.2 ka BP event from the same stalagmite with its responding to the North Atlantic cooling, the abrupt characteristics and the teleconnection mechanisms during the two abrupt climate events could be achieved, which gives a different angle to explore the possible driving mechanism of the typical abrupt climate events during the Holocene.

发生于4.2 ka BP前后的气候突变事件，不但是全新世大暖期结束的标志，且与人类新石器文化衰落密切相关。作为一次全球性气候突变事件，东亚季风区对4.2 ka BP事件响应的研究，对于该事件时空分布特征的把握及机制的探索均极为重要。但该事件年际分辨率记录的缺乏，不但不利于对东亚季风区4.2 ka BP事件的识别，亦不利于该事件区域模式的建立。本项目拟以精确定年为基础，在年际尺度上对一支长江中游石笋的氧、碳同位素及多种微量元素比值进行分析。结合该石笋年生长速率及微层灰度变化，获得4.2 ka BP事件在东亚季风区相对精确到年的整体持续时间和入、出事件的突变发生时间，以及年际突变幅度、突变速率和突变模式。并通过同一石笋记录中的年际分辨率的4.2 ka BP事件和8.2 ka BP事件突变特征及两事件期间东亚季风区响应北大西洋降温模式异同的探讨，为全新世典型气候事件驱动机制的研究提供新的切入点。

发生于距今~4200年前的气候突变事件，简称4.2 ka BP事件，是全新世以来最为重要的气候突变事件之一。其不但是中晚全新世的重要分界线，而且还与各地新石器文化衰落密切相关，因而备受关注。对气候事件进行研究的一个重要前提是，必须能获得来自不同地域的该事件的突变特征。而要达到精细解剖的目的，就必须要获得年分辨率的气候记录。但迄今为止，尚无来自东亚季风区的年分辨率的4.2 ka BP事件记录。本项目的研究对象为一支来自长江中游和尚洞具有年纹层结构编号为HS4的石笋。在结合铀系定年和相对年层计数精确建立的4.2 ka BP段时标的基础之上，获得了年分辨率氧、碳同位素和生长速率变化序列。结果证实这3个指标均可响应4.2 ka BP事件。参照HS4石笋8.2 ka BP事件判定方法，获得了4.2 ka BP整体和中心事件的持续时间分别为~220年和~140年，且入出中心事件的时间基本一致（~40年）。将此事件与来自同一石笋年内分辨率氧同位素记录中的8.2 ka BP事件进行比较发现，虽然4.2 ka BP事件的持续时间要比8.2 ka BP事件长~70年，且8.2 ka BP事件的突变幅度和突变速率均高于4.2 ka BP事件，但两个事件均呈现出类W的变化模式。遥相关分析显示，来自高纬的北大西洋降温对两个事件期间东亚季风的减弱均具重要影响，而来自低纬的ENSO对东亚季风区4.2 ka BP事件的影响要大于8.2 ka BP事件。该项研究填补了东亚季风区无年分辨率4.2 ka BP事件记录的空白，其与8.2 ka BP事件的对比，为全新世典型气候事件模拟和未来气候突变的预测提供了不可多得的证据。