近日，西南大学地理科学学院岩溶环境重庆市重点实验室、重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站杨琰教授课题组在Journal of Hydrology在线发表了关于太阳活动对现代洞穴沉积物δ18O影响的最新研究成果。
石笋氧同位素(δ18O)已广泛用于重建亚洲夏季风的变率，其变率在轨道-季节尺度上主要受到太阳辐射的控制。然而，石笋δ18O所指代的气候学意义并不清楚，太阳活动对气候的影响机制仍需进一步研究。前期，许多研究采用古气候指标统计分析来推测太阳活动对气候的影响，缺少现代高分辨率的洞穴监测结果来验证太阳活动对亚洲夏季风地区的潜在影响机制。连续的现代洞穴监测可以为解释石笋氧同位素的气候学意义提供证据，太阳活动对亚洲夏季风的影响值得进一步探究。2009年至今，杨琰教授课题组以秦岭东段伏牛山北麓鸡冠洞为研究对象，连续进行14年的监测工作，开展石笋氧碳同位素及微量元素机理的研究。研究区位于河南西部，处于长江黄河分水岭以北，湿润与半干旱气候的过渡地带，其特殊的地理位置决定了对亚洲夏季风响应比较敏感。基于大气降水、洞穴滴水和现代洞穴沉积物的δ18O的监测结果(图1)，并结合鸡冠洞毗邻洞穴东石崖洞一根近200年的石笋δ18O记录，通过分析不同ENSO (El Niño Southern Oscillation)事件下的水汽环流情况和局地大气水线(LMWL)，发现降水δ18O在年际-季节尺度上反映了大气的水汽环流变化。由于太阳活动是亚洲夏季风最重要的外部影响因素之一，本研究还利用交叉小波分析了太阳黑子数与亚洲夏季风之间的周期关系。发现石笋δ18O可以在十年尺度上反映太阳活动引起的局地降水变化，进一步验证太阳活动强度为主的驱动和ENSO相关的海表温度异常是影响氧同位素变化的主要因素。因此，研究推测太阳活动的变化引起了热带海表温度异常，并通过改变ENSO和印度洋偶极子(IOD)的变率影响了中国中部的水循环(图2)，最终导致了石笋δ18O记录的变化。
本研究成果是杨琰教授课题组多年野外工作和数据累积的成果，2021级硕士研究生陈小敏为第一作者，杨琰教授为通讯作者。
论文在线发表链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.130114
图1 河南鸡冠洞大气降水-洞穴水δ18O、标准化的太阳黑子数、月降雨量及月均温对比
图2 太阳活动对亚洲夏季风变化潜在影响机制的概念模型
