【龙虎网报道】

追寻: 洞穴里的“自然日记”

在20多万年以前，地球究竟是个什么模样，是冷是暖？是干是湿？仪器观测无法告诉我们全部答案。据了解，温度计是伽利略400多年前发明的，因此仪器观测温度的记录不会超过400年。我们如果想知道更长时间的地球大气的气候变化的规律，必须采用自然物的生长重建古气候模型，石笋就是自然界的“代用气候记录”。

众所周知，滴水形成的石笋能记录气候的变化，穿越土壤溶解二氧化碳的雨水，会溶解岩石中的碳酸钙，并带入溶洞中。在适宜的条件下，溶有碳酸钙的水会滴在地上，长出石笋。

汪永进教授解释说，石笋中氧同位素组成变化较大，直接反映相应地区大气降水的变化。在温度高、雨量大的时期，石笋中氧同位素组分偏轻，反之则偏重。当科研人员切开石笋时，会发现生长层像树木年轮一样清晰的石笋，优质石笋就像是一本自然日记，专家能从中分析出自然的时钟，破解出雨热信息。

11根石笋: 画出“过去”的世界

在神农架的三宝洞里，喀斯特地貌发育充分，为科学家开展研究提供了地质条件。汪永进说，这个古老的洞穴几十万年以前就开始生长的石笋，专家们在这里采集了11根石笋具有很强的代表性。

当这11根石笋被一劈两半后，专家们惊喜地发现：这些石笋完美记录了长达22万年间地球气候的变化，足足涵盖了地球最近两个冰期的时间。其中活得最久的石笋长度有70多厘米，见证了22万年前至13万年前的气候变迁。

汪永进教授的学生、课题的参与者之一姜修洋博士告诉记者，利用目前独立的测年体系－铀钍同位素的测年，已经能够将石笋测年的精度控制在千分之五左右，这为重建古气候模型打下了坚实的基础。而其中的氧同位素的测试，又能够较为精确地反映不同时期降水变化的规律。

利用这11根石笋中蕴含的同位素信息，专家们画出了22.4万年前至今的亚洲季风的气候变化图谱，这一张老天爷的“情绪电波”包含着大尺度古气候过程中的干湿、冷热变化等各种气候信息。

而在这张利用石笋绘制的亚洲季风气候变化图谱上，专家发现了有两个气候规律挑战传统。

创新理论1：降水变化与太阳辐射周期同步

亚洲季风好像一个情绪强烈波动的小女孩，无论大气环流还是海洋环流的变化，都会让她一会儿哭，一会儿笑。这一气候波动直接影响占据世界人口一半以上居民的生存环境。而神农架就位于亚洲季风的典型影响区域——长江中下游的梅雨带上。

透过石笋破译出来的季风降雨的“电波图”，汪永进发现“日记”中记载季风降雨的长期变化与太阳辐射变化周期同步进行，它们的周期大约是2.3万年。

而过去古气候学界一向认为季风降雨的长期变化是滞后于太阳辐射的周期变化的，这一成果对古气候学界长期持有的“滞后说”提出挑战。

专家认为，我们生存的地球气候对于太阳赐予的光和热，反应比原先预想的要敏锐得多。

创新理论2：气候突变千年等一回

从冷到暖，再从暖到冷，地球气候的变化，并不像我们一直以为的那样温吞吞、循序渐进地改变，汪教授说，根据重建这22.4万年以来的气候图，专家们发现每隔1000年左右，全球就会有一次气候突变，突然增温、降温，变得湿润，或是干旱。在高纬度地区，这种变化甚至可以在几十年中使一个地区的年平均气温起伏十几摄氏度。在我们生存的季风区域主要表现为显著的干湿变化。

其中4000多年前的一次气候变干事件，还和诸多古代文明消失或者迁徙有关。

极端推测：《后天》可能会到来

面对气候如此激烈的变化，人们很害怕前几年的科幻大片《后天》中所描述的情况真的可能会到来，汪永进教授表示，这并非没有科学依据，石笋记录的气候变化的规律表明，气候突变可能会使区域气候出现间冰期到冰河期的变化，它可能比通常想象的还要快得多。

不过，汪永进教授认为，并不能用石笋中记录的气候规律来简单地推断未来的天气变化。

汪永进指出，这是因为专家总结出来的气候变化规律反映的是自然背景下的气候的演变发展史，而工业革命后，人类活动对气候的影响大大增强，因此气候走势可能会有所不同。

科学家认为利用模型重建的自然背景下气候的变动和现实气候资料的差异研究将有助于我们正确地认识人类在气候变暖中所起的影响和作用。

>>>揭秘幕后 做了十多年“搬石狂人”

穿越二十多万年的时空，重现古气候中惊心动魄的一幕，对于汪永进教授的最新研究成果，著名古气候学家Jonathan Overpeck and Julia Cole同期撰文“The rhythm of the rains”（降雨的节率），给予了高度评价——称汪教授提供了“艺术品鉴赏家”的研究工作，该项研究结果对理解亚洲季风具有不可估量的价值。

然而专家举世瞩目的科学成果的幕后故事更加吸引人心，记者了解到，汪永进教授为了读懂石笋天书中记录的“密码信息”，做了十多年的“搬石狂人”。

走进南京师范大学地理科学院汪永进教授的实验室，你会惊讶于自己突然走进了一个石笋的世界，地上堆的是石笋，柜子里藏着的是石笋，桌上放的是石笋，甚至连显微镜下的碎片也是石笋。

从1992年起，汪永进果断地投入到洞穴石笋高分辨率古气候学这一国际前沿和热点课题的研究，一做就是10多年。

要做好洞穴石笋高分辨古气候的研究，关键是要寻找到良好的洞穴石笋材料，这些石笋材料必须没有受到人类活动影响过，这就要到那些尚未开发的洞穴寻找，这些洞穴往往位于人迹罕至的深山老林，而有石笋生长的洞穴往往又大又深，每天步行和爬山达几十公里，而且还要手提肩扛几十公斤的石笋样品，有的样品重达五十多公斤，等扛下山来，早已汗流浃背。随着研究的深入。教授戏称自己是抬石头的“农民工”，学生们称他为校园里的“搬石狂人”。

姜修洋说，比如这次在《nature》杂志发表的论文，虽然得出的气候规律是千年尺度的，但是专家们对于石笋的测点大约1毫米左右，可以对应几十年的气候变化规律，尽可能更精细地反映古气候。据了解，这项研究中，专家共利用神农架三宝洞11支石笋测定了3779件同位素数据和127个铀钍年代才“拼接”出22.4万年以来的古气候历史，每一个数都经过了反复交叉检验，才最终定稿发表。