洞穴天書

王世杰 羅維均

全球氣候變暖、極端氣候頻發(fā)……地球氣候變化成為了當(dāng)前人類關(guān)心的熱門話題之一，尤其是未來的氣候變化。如何預(yù)測？地質(zhì)學(xué)中最基本的方法之一，就是“將今論古”或“將古論今”，前者即在地質(zhì)學(xué)研究的過程中，通過各種地質(zhì)事件遺留下來的地質(zhì)現(xiàn)象與結(jié)果，利用現(xiàn)今地質(zhì)作用的規(guī)律，反推古代地質(zhì)事件發(fā)生的條件、過程及特點。因此，過去全球氣候變化自然地成為了地質(zhì)學(xué)家們研究的熱點。

目前，科學(xué)家們在地球上已發(fā)現(xiàn)了多種記錄地球氣候變化的“天書”（載體），如冰芯、黃土、石筍、樹輪、湖芯（湖泊沉積物）、海底巖芯和歷史文獻(xiàn)等。其中，喀斯特洞穴中生長的石筍由于其分辨率較高（數(shù)十年至月份）、分布范圍較廣、記錄連續(xù)完整、年代跨度較長（幾十萬年）、測年精度高（鈾系定年）以及受外界影響小等優(yōu)點，已成為當(dāng)前科學(xué)家們首選的良好古氣候研究物質(zhì)之一，如貴州董哥洞、江蘇葫蘆洞、甘肅萬象洞等洞穴中的石筍研究已經(jīng)取得了重要發(fā)現(xiàn)。通過分析其中的微層厚度、穩(wěn)定碳氧同位素、微量元素等氣候代用指標(biāo)，可較好地反演出區(qū)域古氣候變化信息。

通過對石筍這本“天書”的系統(tǒng)分析，科學(xué)家們讀出了許多重要的全球或區(qū)域氣候變化信息，如人類社會發(fā)展記錄、太陽活動或季風(fēng)強度（降水量）記錄、氣溫記錄、地質(zhì)災(zāi)害（如地震）記錄、植被變化（類型或生物量）記錄等。

利用高分辨率的石筍，在精確測年前提下開展石筍氧同位素氣候重建，確立數(shù)千年以來的亞洲季風(fēng)環(huán)流的降水變化與太陽活動、北半球溫度和中國溫度變化與中國過去文明演化之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)在中世紀(jì)暖期亞洲季風(fēng)增強，而在小冰期亞洲季風(fēng)減弱；在唐朝最后60年和五代十國的前30年、元朝后期和明朝初期、明朝的最后幾十年，亞洲季風(fēng)降水極其缺乏，氣候極端干旱，而北宋建立的前60年亞洲季風(fēng)增強，從而以確切的古氣候記錄提出了氣候變化對中國歷史發(fā)展可能產(chǎn)生重大影響。還發(fā)現(xiàn)，在近2000年亞洲季風(fēng)演化歷史中，在20世紀(jì)中期以前，太陽活動對亞洲季風(fēng)降水的變化起著決定作用，太陽活動增強，亞洲季風(fēng)強盛而且?guī)淼慕邓苍龆?；然而，?0世紀(jì)晚期（約1960年之后），亞洲季風(fēng)區(qū)自然氣候降水發(fā)生異常，呈現(xiàn)溫度持續(xù)升高和亞洲季風(fēng)降水逐漸減少的變化趨勢，人類活動導(dǎo)致了近50年來亞洲季風(fēng)環(huán)流變遷和降水變化異常。

因此，我們在充分了解了過去氣候變化的條件下，結(jié)合有關(guān)模型等手段，推演地球未來的氣候變化趨勢（將古論今）及其對人類社會發(fā)展的潛在影響。（編輯/高緯時）