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石笋作为高分辨率气候指标的记录体,因其高精度定年优势,在古气候重建研究中发挥着重要作用。但学术影响很大的中国季风区石笋δ18O序列的信号解释尚存在不确定性,对石笋δ18O信号的传输过程与影响因素还不甚清楚。因此,需要首先对信号源即降水δ18O的气候响应进行研究,尔后将滴水作为信号传输中继站,再研究当降水变为滴水后δ18O有哪些变形或加噪。 本文以北京石花洞为研究地点,进行为期近两年,频率为每月一次的现代过程观测。通过分析北京石花洞大气降水δ18O、滴水δ18O、滴水水动力及水化学、洞穴内外环境要素等指标,对降水-滴水的δ18O信号源变化与信号传输进行研究,获得如下初步认识:⑴单场降水δ18O同位素环境效应。如果降水为复合水汽源,环流变化会造成测站记录的远近源水汽源比率随时间发生改变,并由此导致降水δ18O对雨量效应的逆向变化。利用北京7·21特大暴雨进行实验,证明了单场降水的δ18O和氘盈余对复合水汽来源具有示踪能力,并证明了最短时间尺度——单场降水的环流效应的存在。⑵石花洞地区降水δ18O的年季变化。每年夏季(6-8月)降水量占全年总降水量的70%以上。降水δ18O的偏轻极值出现在7-8月,可能由雨量效应导致,也可能因为水汽来源较远;冬季降水较少,固体降水的δ18O偏轻极值出现在11月-次年1月,可能由于温度效应所致。⑶石花洞滴水δ18O的年季变化及其对降水δ18O的继承性。发现滴水对降水信号的继承与否主要受控于供水裂隙的水文地质特征。快速响应型滴水点SH、JG,在雨季出现δ18O偏轻极值,较好的继承了降水δ18O的变化特征;在旱季无明显变化且滴水δ18O偏重。与加权降水δ18O的变化具有较好一致性,其滴水可能由大管道和与地表连通性较好的裂隙补给。滞后响应Ⅰ型滴水点PL2,在降水量较少的2011年偏轻极值会出现一个月的滞后,而降水量较大的2012年,信号响应迅速,较好的继承了雨季降水δ18O的信号。滞后响应Ⅱ型滴水点PL1、PL3,雨季未出现δ18O偏轻极值,滴水δ18O基本保持平稳,对降水δ18O的信号继承性较差。滴水可能由较为复杂的裂隙网络进行补给,且具有较大的蓄水空间进行新-老水的混合。⑷滴水δ18O变化的影响因素及其指示意义。大气降水δ18O是滴水δ18O的信号源,在由土壤渗入基岩裂隙或管道过程中可能会受到蒸发效应的影响,水的氧同位素还会与土壤和基岩的氧同位素进行交换而变重。洞穴环境如湿度、CO2浓度和洞穴空气温度对滴水δ18O影响并不显著。综上,降水δ18O、降水量和岩溶水动力过程是决定滴水δ18O的关键因素。气象型或快速响应型的滴水其δ18O能够继承大气降水氧同位素季节效应或其年际变化。