末次冰期发生了一系列千年-百年尺度的气候突变事件，即Dansgaard-Oeschger（DO）振荡。DO振荡涵盖了寒冷干燥的北大西洋冰阶和温暖湿润的北大西洋暖阶，部分DO冷阶还包含有劳伦泰冰盖来源的冰漂碎屑沉积层，被称为海因里希事件（Heinrich Event，HE），其所在的冰阶被称为海因里希冰阶（Heinrich Stadial，HS）。气候突变事件具有全球影响及反馈，研究气候突变事件有助于深入理解地球系统的相互作用。截至目前，研究人员对这些气候突变事件的精确时间、区域间相位关系和气候动力学机制的理解仍不完善，这很大程度上是由于现有高精度、高分辨率古气候记录还很少，限制了对气候突变事件的深入研究。 本研究基于208个U-Th年代、约2330组氧碳同位素（δ18O和δ13C）测试、约4040层年纹层计数，重建了13支新石笋记录，其中7支来自亚洲季风区，6支来自南美季风区，刻画了亚洲季风区DO3–7，DO15.1、DO15.2暖事件和HS3的演变过程和精细结构，以及南美季风区DO15.1和HS2、HS3时段的演变过程和精细结构,为标定末次冰期突变事件的精确时间提供了关键数据。通过与不同区域石笋记录、两极冰芯记录和海洋沉积记录的对比，结合包含了同位素变化的数值模拟试验结果，深入阐释了气候突变事件的动力学机制。论文所取得的具体成果包括： （1）建立了上述研究时段内与U-Th定年的石笋时序相一致的格陵兰和南极冰芯时序框架，将冰芯时序误差缩小了约一个数量级。在统一时序框架下的指标记录的对比表明：HE对应着自北向南的快速大气遥相关过程。研究还发现：季风系统存在临界响应，热带大气系统的调整到达阈值时，会发生快速反弹，但其范围受到气候边界条件的影响。 （2）具备亚百年精度的石笋记录对比表明：HS2和HS3后期南美季风转型比亚洲季风转型早几百年。这进一步支持了现有的假说：千年尺度冷事件后期亚马逊河径流的减少及与之相关的亚马逊羽流区海表盐度的升高可使得大西洋经向翻转环流（Atlantic Meridional Overturning Circulation，AMOC）增强，这可能是千年尺度冷事件结束的一个前兆事件。 （3）阐释了突变事件期间格陵兰冰芯δ18O、AMOC和亚洲石笋δ18O的精确对比关系。利用亚洲季风区两支年纹层石笋，明确了DO暖事件开始阶段亚洲夏季风环流转型的时间（超过100年）要长于格陵兰δ18O转型的时间（短于60年）。气候模拟结果进一步发现：DO暖事件开始阶段格陵兰δ18O的快速转型主要是东北部北大西洋海冰快速后撤的结果，而亚洲季风区石笋δ18O的缓慢转型与AMOC的缓变密切相关，这为理解千年尺度暖事件气候动力学过程提供了新认知。 （4）研究发现印度和南美季风区石笋δ18O在千年和百年尺度暖事件期间的变化幅度相当，但东亚季风区石笋δ18O在百年尺度事件的变化幅度要小于千年事件的变化幅度。数值模拟试验进一步表明：与千年尺度暖事件相比，北半球西风带在百年尺度暖事件期间更偏北，使更多近源水汽被输送到东亚季风区，从而抑制了百年尺度暖事件期间东亚季风区降水δ18O的变负。相比之下，热带季风区的水汽源区和水汽输送路径变化不大。该发现对于理解冰期千年-百年暖事件的气候动力学过程具有重要意义。 |
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