2020年12月11日，国际著名水文学期刊Journal of Hydrology (TOP期刊)在线发表了大阳城娱乐登录、岩溶环境重庆市重点实验室杨琰教授所带领的研究小组的最新科研成果。洞穴监测可以厘清碳同位素信号在岩溶关键带中的传输过程，对揭示岩溶系统碳同位素的影响因素及其运移机制有重要意义。但是碳同位素影响因素复杂，需要通过多年监测以及近百年高分辨石笋记录来揭示不同尺度气候变化对δ13C记录的影响。
在连续4个国家自然科学基金项目（40902053、41372177、41672160、41877450）的支持下，从2009年10月至今，杨琰教授研究小组对我国南北交汇带秦岭余脉伏牛山北麓河南西部洛阳栾川鸡冠洞进行连续11年的监测。论文通过分析洞穴系统各部分碳同位素和洞穴水微量元素组成，并与附近东石崖洞近70年来石笋δ13C记录进行对比，研究发现：(1) 洞穴水δ13CDIC具有明显的季节和年际变化。夏季相对较高的土壤CO2以及洞内空气停滞导致洞穴水δ13C值偏负，冬季则相反。年际尺度上，洞穴水的碳同位素和微量元素比值反映了外界气候的干湿状况，对夏季风降水减少引起的极端干旱事件敏感 (图1)。(2) δ13C信号在岩溶洞穴系统(植被-土壤-滴水-沉积物)运移过程中不断富集，虽然滴水δ18O和δ13C都可以响应ENSO，但驱动机制不同。滴水δ13C反映受ENSO影响的降水量变化，而滴水δ18O反映与环流效应相关的降水δ18O水汽源的变化。由ENSO间接影响的滴水δ13C的变化可以同步转移到现代沉积物上 (图2)。(3) 毗邻东石崖洞石笋δ13C指示当地水文气候条件的变化并间接反映ENSO。ENSO通过降水量变化影响地表植被、生物量、土壤CO2产率和表层岩溶带及洞穴过程导致石笋δ13C变化 (图3)。
本研究成果是杨琰教授研究小组多年野外工作和数据积累的结果，2019级自然地理学专业硕士研究生李一冬为本文第一作者，杨琰为该文通讯作者，在线发表链接为：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169420313020
以上研究成果，还得到中央高校基本科研业务费重点项目（XDJK2011B004）和教育部新教师基金项目（20090182120005）的大力支持。
图1 鸡冠洞洞穴滴水、地下河、池水碳同位素变化与当地气温、降水量数据对比
图2 鸡冠洞洞穴滴水、现代沉积物氧碳同位素变化与当地降水量及NINO3.4指数对比
图3 鸡冠洞洞穴系统碳同位素传输机制的概念模型