由国土资源部岩溶动力学重点实验室、南京师范大学、中国科学院地球环境研究所与美国明尼苏达大学、衣阿华大学联合进行的以石笋记录研究过去16万年来亚洲季风变化取得了重要进展。该研究成果为研究低纬度、低海拔地区过去气候提供了高分辨率的代用指标并发表在2004年4月23日出版的美国《科学》杂志上。
 主持该项研究的中国地质科学院岩溶地质研究所研究员、中国科学院院士袁道先曾连续负责3个国家自然科学基金重点项目，目前正在执行
“我国典型地区地质作用与碳循环研究”
重点项目的研究。他的主要合作者美国明尼苏达大学的程海博士，是国家自然科学基金海外青年学者合作研究基金获得者。
中美科学家对采自中国黔桂交界处的荔波县董哥洞中两根高分别为210厘米和304厘米的石笋进行了66个铀－钍测年，以及640个氧同位素测定，最终获得了分辨率可达20年的的环境记录。研究人员对这些氧同位素数据能否代表古雨水的同位素特征进行了多方面的论证，发现董哥洞内两根石笋有3.5万年的氧同位素曲线是一致的；与相距1200公里的南京葫芦洞石笋，也有3.5万年的氧同位素曲线是一致的；而且，计算显示董哥洞内一根石笋的顶部与现代雨水氧同位素和洞温均符合同位素平衡公式。
研究结果表明，我国董哥洞氧同位素变化与格陵兰冰芯氧同位素变化呈反相关关系。显示其典型的季风雨水同位素特征。降水的同位素随水汽由源区向高纬度区转移而变轻，而同一地点雨水的同位素也随季风水汽强度的变化而波动。研究结果揭示，前一个间冰期季风经历了9.7±1.1千年，从距今129.3±0.9千年前开始，表现为在不到200年的时间里，氧同位素比值突然变小了3‰，并在距今119.6±0.6千年前结束，表现为在不到300年的时间里，氧同位素比值突然变大了3‰。其起始时间与太阳辐射强度增高，及相应的盛间冰期环境的出现时间一致。说明太阳辐射强度增高，驱动了盛间冰期的出现。前一次间冰期的中心与夏季太阳辐射强度峰值一致，表明其季风氧同位素变轻是由于北半球太阳辐射强度的变化所引起的，或者说，太阳辐射强度控制了季风强度变化。
董哥洞石笋提供了低纬度、低海拔地区可较好定年、更接近水汽来源区的古气候变化的替代指标。而这一地区也正是目前国际上研究所关注的焦点。两年来各国学者竟相在也门、阿曼、印度半岛西南角、加勒比、巴西等低纬度地区采取石笋从事古气候变化的研究。但从其所揭示的时间系列长度、达到的分辨率及对季风变化的解译上，都还达不到董哥洞石笋目前的研究水平。
以石笋记录研究我国西南地区环境变化过程，具有地域优势。我们可利用石笋的高分辨率，在广西到青藏高原的大剖面上建立更长时间序列的中晚第四纪全球变化的典型石笋剖面。还可对东亚季风和印度季风的相互作用及其变化展开研究，重建西南地区2000年来分辨率达1～5年的气候演变及生态变化历史，区分人类活动与自然因素的影响程度，为规划石漠化地区的生态重建提供依据。 |
