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气候变化之“石头记” [编辑] [删除]
2018-02-09 11:10:23 | 分类: 默认分类

  曹雪芹著《红楼梦》(又名《石头记》),书中通灵宝玉化身为人落入凡尘富贵之家,演出悲欢离合的故事。书中以“贾王史薛”四大家族的盛衰暗喻清王朝的兴亡。无独有偶,科学家们也凭借着对钟乳石和石笋的研究“撰写”了另一部“石头记”。通过对钟乳石和石笋的研究,科学家可以获得古气候模型,据此反演气候变化之过程。当前,它更需要的是有识之士去深入解读,探得气候变化的奥秘。

  生成钟乳石的石灰岩溶洞顶部裂隙渗水,在水分蒸发后,石灰质沉淀下来。经年累月,洞顶上的石灰质愈积愈多,终于形成了乳。此后,乳外面又会包起另一层石灰质,越垂越长,最终形成姿态万千的钟乳石。石笋可以说是是钟乳石的“孪生兄弟”,当洞顶上的水滴落下时,石灰质也在地面上沉积起来,对着钟乳石向上长出。若说钟乳石是“兄长”,那石笋就是“孪生弟弟”。

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  据了解,早在1952年,美国人莫尔就用钟乳石来测定洞穴的碳酸钙,从此,人类便开始认识到钟乳石与树木年轮、珊瑚一样,可以记录自然环境的变化,为全球气候变化研究提供更精确的地质载体。都灵理工大学两名研究人员通过研究钟乳石获得古气候模型,该项研究成果发表于《物理评论快报》杂志。研究表明,钟乳石自形成之日起,便记录了数千年间的气候特点。降雨时,雨水与土壤中丰富的矿物质结合,渗透至岩洞,当水中的二氧化碳和钙达到一定浓度时,就会和洞穴中的空气反应产生方解石,形成钟乳石。在研究过程中,人们发现,岩洞天花板上的钟乳石一般会沿着表面以不同厚度向下延伸,形成涟漪层。研究人员利用流体力学、地球化学和物理理论等多学科专业知识,对这种水渗透现象进行数学建模,通过不同层的碳酸钙浓度,确定各种气候阶段的降水变化。

  而像树木那样,石笋本身也有年轮,它的出现有着复杂的因素。石笋年轮是天然的“温度计”,全球降雨及温度变化都可以通过它找出大致的规律。中国地质大学教授胡超涌在湖北长阳县山洞里发现了一块不起眼的石笋,而这块石笋也引起了外国同行的羡慕,称它是世界上最好的古气候研究样品。“它每年都在‘长’,拥有了9000多年的完整‘年层’,且分辨率高,甚至能从上面看出2006年重庆以及去年长江中下游的旱灾。”胡超涌说。2008年,通过深入研究这块石笋,胡超涌成功绘制出长江中游9000年来的降水变化图,同时,相关研究成果被《自然》子刊录用并出版。他继而发现东亚与北大西洋特殊的气候关联,并发现长江中游未来的气候或许可以预测。

  气候专家表示,今后的20年是钟乳石和石笋的研究年代。北京大学环境学院周力平教授说:“钟乳石和石笋测年轮测得很准,其同位素变化反映了当时大气降水的同位素成分,是古气候研究中的重要指标。”因为在钟乳石和石笋中形成的每一层水滴中都含有当时年代的环境成分,反映出当时的化学环境。目前测定钟乳石和石笋年龄的方法普遍是通过铀系不平衡法,即通过测定石笋中铀元素的衰变周期,以及由于铀衰变时放出氦而生成钍的量,这两种一减一增的数据可以精确地测出石笋每一层所处的年代。

 ——《气象知识》2013年第5期

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