中国湖泊沉积与环境演变研究的新进展

综合分析了８０年代后期以来中国湖泊沉积与环境演变研究的新进展,着重对湖泊沉积记录与亚洲古季风变迁,青藏高原隆升的湖泊沉积记录,高分辨率湖泊钻探研究,盐湖沉积与环境演变,人与自然相互作用的湖泊响应,现代湖泊生物地球化学作用等方面进行了扼要综述,指出今后中国湖泊沉积与环境演变研究的主要内容,包括湖泊沉积环境指标与气候要素关系的定量研究,高分辨率环境演化时间序列与空间分异规律,现代湖泊沉积动态过程与环境     

青藏高原湖泊水量与水质变化的新认知

青藏高原湖泊众多,是气候变化敏感的指示器。湖泊作为地表下垫面的重要组成部分,不仅通过陆-气之间的水汽和能量交换影响区域气候(如降水、气温),而且通过沉积物记录了过去的气候变化信息。湖泊的水量和水质是制约湖泊与大气水分能量交换和湖泊沉积过程的基本要素,对青藏高原湖泊水量、水质的基础调查工作是准确认识青藏高原对气候响应与影响的关键。基于最近5年在青藏高原地区开展的湖泊基础调查工作,明晰了过去对青藏高原重要湖泊基础资料的模糊认识,阐述了湖泊面积、水量变化的时空差异及其对气候变化的响应,探讨了基于遥感水色开展大范围长、时间湖泊水质研究的新方法。     

“亚洲水塔”的近期湖泊变化及气候响应:进展、问题与展望

青藏高原分布的众多封闭湖泊是"亚洲水塔"的重要组成部分.最近几十年,青藏高原的升温速率是全球平均升温速率的2倍,并且呈现了明显的降水增长.作为中低纬度分布的最大冰冻圈系统,青藏高原的气温和降水变化对湖泊变化产生了深刻的影响.湖泊水量和盐度变化是气候变化下湖泊水量平衡形成的结果,是定量反映气候变化影响程度的重要指标,而变化的时空特征可能反映了西风季风环流对地表水循环的影响.湖泊水体的物理化学参数是影响湖泊生态系统的重要因素,其在气候变化下的改变深刻地影响着湖泊生态系统的组成与变化趋势.本文基于大量的青藏高原湖泊面积、水位、水量、水体物理化学参数与气候变化关系研究的分析,梳理了青藏高原湖泊变化对气候变化响应的研究进展,提出了第二次青藏高原综合科学考察研究任务中湖泊考察研究的主要目标和内容.     

粒度揭示的青藏高原湖泊水动力现代过程:以藏南普莫雍错为例

在全球变暖的背景下,冰川融水占重要补给地位的湖泊对气温变化具有潜在的敏感性.本文以藏南普莫雍错为例,通过湖泊现代水动力过程解析,结合古湖泊学气候环境序列对比,辨析湖泊沉积物中粒度对气温变化敏感性.根据表层沉积物的粒度参数、各粒级百分含量的空间格局以及频率分布曲线特征,分析了该湖不同湖区的水动力环境.结果表明,该湖碎屑沉积可分为5种类型,其中开阔湖区除小岛周围和北岸受近岸碎屑影响外,其他中心湖区主要受悬移搬运控制;沉积动力学模型(粒径趋势方法)分析表明,该湖开阔湖区沉积物具有自西向东运移的输运趋势,表明该湖西部冰川融水补给河流加曲对湖泊的影响不仅限制在冲积扇上,而且影响到整个湖泊,从而也表明了湖泊沉积物粒度的温度指示意义;中心湖区沉积物岩芯粒度指标与气温资料时间序列的对比,验证了在短时间尺度上,粒度环境意义为区域温度的良好指示器,进而验证了水动力现代过程辨析方法的可靠性.作为案例研究,本研究表明,沉积物粒径趋势分析和沉积模式常规对比方法能够辨析青藏高原冰川融水补给湖泊的水动力过程,进而有助于理解钻孔的碎屑来源和粒度大小的控制性因素,有利于提高该类湖泊的古气候反演能力.     

青藏高原不同类型湖泊温度季节性变化及其分类

青藏高原广泛分布的湖泊是研究高原气候变化及其与全球气候系统相互关系的理想载体,但是目前对于高原湖泊现代过程研究仍然比较缺乏,在某种程度上制约了对过去气候环境变化记录的指标意义和湖泊生态系统演替的深入理解.本研究对青藏高原西部淡水湖泊班公错和中部咸水湖泊达则错开展了为期1年的湖水温度监测,讨论其湖水分层、翻转等水文物理过程.数据显示班公错属于典型的双季对流混合型湖泊(dimictic lake),而达则错属于半对流湖泊(meromictic lake),可能与达则错深部湖水盐度较高有关.利用湖泊模型Lake Analyzer进一步确认达则错不完全混合是由湖水盐度梯度所致.现代湖泊温度监测为高原湖泊分类提供有效数据,也为进一步深入研究过去气候变化和生态系统演替提供了水文物理学基础.     

卫星遥感监测近30年来青藏高原湖泊变化

湖泊是揭示全球气候变化与区域响应的重要信息载体.以青海省、西藏自治区2005~2006年的408景CBERS CCD影像和5景Landsat ETM+影像为主要数据源,在1975年前后的1177幅1:10万地形图和82幅1:5万地形图的支持下,完成青藏高原1 km2以上湖泊的卫星遥感调查,并将其结果与20世纪60~80年代第一次全国湖泊调查进行比较,对青藏高原湖泊数量、面积、空间分布的变化情况进行分析.确定截至2005~2006年,青藏高原共有1 km2以上湖泊1055个,占同期全国湖泊总数量的30%以上,其中青海省222个,西藏自治区833个;青藏高原湖泊总面积为41831.72 km2,占全国湖泊总面积的50%以上.发现面积大于1 km2的新生湖泊共30个,原面积大于1 km2的湖泊消失5个.13个面积大于500 km2的大湖中,羊卓雍错在调查期内萎缩严重且目前仍在继续萎缩;青海湖在调查期内总体呈萎缩状态,但另有研究表明自2004年后呈扩张趋势.色林错、纳木错和赤布张错的面积也有较大的扩张.新生湖泊按照成因可归纳为河道扩展、沼泽转化等6种类型,消亡湖泊则多是由于自然条件变化导致的干涸.在3个典型的气候与生态环境敏感区中,那曲地区和可可西里地区的湖泊总体呈扩张趋势,而黄河源区的湖泊则总体呈萎缩状态.区域湖泊变化特征是近几十年来青藏高原气候变化导致的温度升高、冰川融化、冻土消融、雪线退缩等现象的显著响应.调查和分析结论可为青藏高原湖泊变化及其对气候波动的响应等研究提供参考.     

基于监测的藏东南然乌湖现代过程:湖泊对冰川融水的响应程度

青藏高原冰川和湖泊广布,湖泊水质、沉积物对冰川变化的响应研究较为匮乏.本文通过藏东南外流区第二大湖泊然乌湖监测的系统设计,研究了湖泊对冰川的响应程度.利用水位计对比然乌湖和各大补给河流水位与水温的关系,发现冰川融水补给河流(曲尺河)对湖泊水量平衡的重要性;利用水质多参数仪器定期监测湖泊和河流的水质参数的时空变化,发现冰川融水对然乌湖温度的时空变化有重要影响,导致水温自上而下降低,流量小的季节湖泊温度差异变小;自上游到下游电导率逐渐升高,显现出离子浓度低的冰川融水对湖泊的冲淡效应,p H随之变化;甚至影响到了叶绿素含量的时空变化;利用在上、中和下湖布设的沉积物捕获器监测沉积通量的时空变化,发现沉积速率非常大,通量具有上湖中湖下湖的规律,且时间上各湖具有入湖流量大的季节大于小的季节的规律,说明了冰川融水对然乌湖在沉积量方面的影响是决定性的.总之,然乌湖水体和沉积物能够高信度地响应上游冰川的变化,然乌湖沉积物具有高分辨率反演该区域冰川和气候变化的潜力.     

钙华在第四纪研究中的应用:以青藏高原为例

钙华广泛分布于陆地环境中,且能够提供绝对的沉积年代(如铀系测年)和记录沉积时的地质与环境信息,被广泛应用于第四纪研究中.目前我国大多数古钙华还缺乏系统的研究,尤其是对不同成因类型钙华的地质与环境意义的认识还不够深入且存在争议.故本文以青藏高原上的钙华为例,综述了钙华在第四纪研究中的应用,探讨了钙华研究中需要注意的问题,并展望了未来的研究重点.实例分析显示钙华在重建第四纪古气候环境变化中有很大潜力.其中,青藏高原上热成因钙华的形成和演化,除了受高原强烈的构造活动控制外,还与印度夏季风变化具有密切联系,故有可能为青藏高原提供更多和覆盖更长时间尺度的古气候环境记录.此外,钙华在区域地表过程和地貌演化、构造和地热活动历史以及地质考古等领域也具有很大的研究价值.基于钙华沉积的特点,如分布不连续、沉积形态和岩相结构多样、沉积机理复杂等,提出了需要综合利用沉积学、岩相学、地球化学和年代学等多种手段对钙华进行系统的研究.     

青藏高原东部RM孔碳酸盐氧同位素揭示的末次间冰期气候特征

最近,格陵兰冰芯研究揭示的气候不稳定性被作为过去全球变化研究的重大进展。GRIP氧同位素研究首先提出,相当于深海氧同位素地层5e亚段的暖期气候(Eemian)存在着两次明显的冷事件,这一发现后来被欧洲湖泊记录所证实。但是GISP2未发现Eemian暖期气候有明显波动,Kelgwin等对大西洋沉积记录的研究也得出与此相似的结论。因此,一些研究者对Eemian暖期内部存在气候突变的观点表示怀疑。最近作者对青藏高原东部RM孔湖泊记录研究结果,发现末次间冰期5e亚段存在两次冷事件,支持了GRIP研究者的观点,同时证实了此种气候不稳定性也存在于中国的青藏高原这一事实。     

青藏高原环境变化科学评估:过去、现在与未来

基于环境代用指标、观测数据和相关统计资料,从气候、水体、生态系统、陆表环境、人类活动影响和灾害风险6个方面,采用温度、降水、冰川、积雪、湖泊等26项指标内容,归纳了冷/暖、干/湿等60项指标特征,揭示了青藏高原过去2000年和现代环境变化的基本事实,重点评估了环境变化和人类活动影响,同时预估了未来100年环境的不同情景.本文所用资料全部来自公开发表的科学文献和省部级及以上的统计数据,是首次青藏高原环境变化科学评估的简要版本,体现了《青藏高原环境变化科学评估报告》的基本框架、指标体系和主要结论,反映了当今科学界对青藏高原环境变化的科学认知水平.     

青藏高原湖泊状态与丰度

<正>湖泊的数量与面积变化及其丰度和大小分布对区域及全球水资源、生物地球化学循环和气候变化的评估具有重要的意义.本研究利用Landsat数据,对青藏高原过去40年大于1 km2的湖泊数量与面积变化进行了详细的研究.同时,利用Landsat mosaic数据(空间分辨率为14.25 m),对青藏高原2000年面积大于0.001 km2的湖泊进行了详细的调查(图1).结果表明,在1970s,1990,2000和2010年,面积大     

青藏高原第四纪湖泊地质环境演变——以其神秘无人区腹地可可西里地区为例

可可西里地体是随着青藏高原古地壳的运动而发展的,经历了由海成陆(C—J),由陆成湖(K—P)的变迁,现代湖泊则是第四纪初在高原面上形成的新生湖。可可西里地区湖泊也是伴随着青藏高原的整体隆起而演化的,经历了大湖期(Q_1),退萎期(Q_2),分离期(Q_3),干化期(Q_4);本区第四纪环境事件的演变在其内部地带与边缘地带具有不同的作用过程,湖泊效应与高原隆起事件以及冰川作用密切相关,与之相伴而生的古人类活动也是其环境演变的敏感指示器。综合研究其环境变迁还须几代人的共同努力,才能彻底揭开青藏高原地学之谜。     

盐湖年龄的测定——青藏高原几个盐湖的C~(14)年龄及其沉积旋迴

我国青藏高原的湖泊是世界上海拔最高和面积最大的内陆湖区之一.这些湖泊多为构造湖,它们的形成和发展受着构造因素的控制。在这些湖泊中盐湖占一百多个。盐湖中蕴藏着极其丰富的矿产资源,是我国重要的石盐、芒硝、锶盐、硼酸盐、锂盐和钾盐的产地。本文报道了青藏高原几个盐湖的C~(14)年龄,并对其近三万年来的沉积旋迥进行了剖析,根据上述资料认为该区更新世与全新世的界线划在一万年左右为妥。     

封面说明

<正>青藏高原作为淡水资源的"固体水库"、大江大河源头的"亚洲水塔"、亚洲生态安全的"生态屏障"和驱动广域气候变化的"调节阀门",惠及中华文明和印度文明等世界文明的发展.但其强烈变化的冰川、冻土、江河、湖泊、森林、草原、沼泽、荒漠等过程,会导致其脆弱环境的恶化.因此,人们希望抑制环境变化可能带来的负面影响,保护其环境向有利于人类生存的方向变化.2012年开始的青藏高原环境变化评估,通过气候、水体、生态系统、陆表     

青藏高原干旱区湖泊正构烷烃氢同位素记录降水同位素

湖泊和海洋沉积物中正构烷烃氢同位素作为有潜力的古水文和古气候指标已经得到广泛应用,但是在干旱区由于蒸发强烈而严重影响正构烷烃氢同位素比值,因此其能否记录降水同位素变化受到质疑.本研究在青藏高原干旱区采集了21个湖泊表层沉积物(其中20个湖泊年平均降水量400 mm),发现其正构烷烃氢同位素(δD_(wax))与年均降水平均氢同位素(δD_(ann))呈现较强相关(r~2=0.84,P0.001),其与夏季降水平均氢同位素(δD_(sum))相关性更好(r~2=0.91,P0.001),说明降水是控制湖泊沉积物中正构烷烃氢同位素(δD_(wax))变化的主要因素,在干旱地区正构烷烃氢同位素(δD_(wax))仍然可以反映降水氢同位素(δD_p)信息.本研究中湖泊表层沉积物正构烷烃和降水之间的氢同位素表观分馏平均值(ε_(wax-p))为-113‰,较湿润地区偏正,可能是由于干旱区蒸发强烈引起.因此沉积正构烷烃氢同位素(δD_(wax))可以作为夏季降水平均氢同位素(δDp)的替代指标,记录夏季风强度和古水文变化.     

石羊河流域晚冰期以来环境变化与人类活动

石羊河流域是中国西北地区环境变化与丝路文明演化的典型区域.基于大批学者的研究,目前对石羊河地区的气候、环境、文化形成了基础认识,但沉积地层指示的古湖泊演化过程,以及古文化更替与气候变化之间的联系仍存在争议.本研究与前人采用单一采样点的研究方法不同,在石羊河流域沿中游红水河地区和下游猪野泽地区共连续采集13个剖面,建立了包含705个沉积样品, 129个AMS¹⁴C年代数据, 5460个古环境代用指标数据和12个历史文化遗址的数据库.结合TraCE-21 ka(The Transient Climate Evolution Experiment)和PMIP3(Paleoclimate Modeling Intercomparison Project 3)模拟,探讨晚冰期以来石羊河流域环境变化和古文化演变.研究发现,石羊河流域晚冰期以来环境持续变化;晚冰期到早全新世期间,古湖泊武始泽和猪野泽开始发育;中全新世时期,石羊河流域气候湿润,湖泊面积大、水位高;晚全新世干旱化使得湖泊退缩,河流下切;在干旱趋势下,马家窑、齐家文化逐渐消失,沙井文化(一种独特的青铜文化)兴起,匈奴...     

编者按

<正>青藏高原隆升到现今高度,奠定了当今地貌与水系格局,形成了被称为"亚洲水塔"的众多江河的发源地,为近30亿人提供水安全;青藏高原隆升到现今高度,加强了亚洲季风,惠及中华文明和印度文明等世界文明的形成和发展;青藏高原隆升到现今高度,其强烈变化的冰川、冻土、江河、湖泊、森林、草原、沼泽、荒漠等,会导致其脆弱的环境恶化.这使得人们担心其未来环境变化可能带来的负面影响,希望保护其环境向有利于人类生存的方向变化.     

湖泊沉积研究中一种定量估算陆源有机碳的方法

湖泊沉积研究中常把总有机质含量(TOM)或总有机碳含量(TOC)作为判识湖泊环境的一个重要指标.事实上,湖泊沉积物中的有机碳来源广泛,简单地可分出内源和陆源两部分.     

本期专题简介

正青藏高原被称为地球的"第三极",对全球变化具有敏感响应和重要影响,是研究地球多圈层相互作用的天然实验室,是保证国家环境安全、生态安全的天然屏障。资源环境的基础资料是深刻理解青藏高原在全球变化、地表圈层作用和作为生态安全屏障功能的根本基础。通过在青藏高原部分基础资料     

云南星云湖现代盘星藻与湖泊水深关系及其化石记录的探讨

盘星藻化石在我国第四纪湖相地层中频繁出现,但其在第四纪古环境研究中的指示意义存在较大的争议.一些研究认为盘星藻大量的出现代表了湖泊变浅,一些研究则认为盘星藻主要集中在湖泊水深较大的区域.本文对位于云南中部的星云湖现代水样和湖床表层沉积物样品中盘星藻的分布状态进行调查研究,结果显示湖面水体中盘星藻浓度在水平方向上随水深基本没有变化,在垂直方向上盘星藻在湖水底部浓度最大,推测可能与盘星藻重力沉降及波浪扰动底泥产生的再沉积作用有关;湖床表层沉积物中盘星藻含量与水深无明显关系.初步认为,在一些较大湖泊的沉积物中,盘星藻的分布与水深的关系可能是沉积过程造成的,较大湖泊中风浪的作用使得盘星藻趋中沉积非常明显;而湖水中是否有大量盘星藻生长可能与河流输入、水体营养化状态、水温、p H、盐度等水环境状态有关.不同区域、不同类型的湖泊可能机制并不一样,没有统一的规律.因此,在第四纪古环境研究中将盘星藻含量作为水深的指标需结合其他指标综合分析.星云湖过去3000年化石盘星藻含量的变化与沉积物粒度和磁化率指示的区域人类活动强度变化趋势一致,且更敏感地响应了人类活动导致的湖泊水体富营养化过程.