晚冰期以来神农架大九湖泥炭高分辨率气候变化的地球化学记录研究

10个AMS14C年龄数据表明,神农架大九湖297cm的泥炭沉积剖面约为16kaBP(14C年龄为13.3kaBP)以来的沉积.多地球化学指标分析揭示出,研究区域16kaBP以来的气候特点如下:(1)晚冰期阶段气候冷湿而不稳定,12.6～11.4kaBP应是新仙女木时期的沉积,15.2～12.6kaBP(cal)为博令-阿勒罗德暖期,16～15.2kaBP为最老仙女木时期.(2)早全新世总体上继承了晚冰期气候特点,较为冷湿,其中在10.6kaBP(cal)前后出现较显著的干旱事件.(3)中全新世总体很温暖湿润.其中9.2～7.5kaBP是逐步升温的过程,降水相对较少,在全球具有代表意义的8.2kaBP前后的降温事件反映较明显,6.7～4.2kaBP期间各种替代指标相对稳定,是中全新世水热配置的最适宜期.(4)在4.2kaBP前后发生的中晚全新世的季风衰退事件,表现为气候由温暖湿润快速转向凉干,可能导致了本区新石器文化的崩溃并催生了夏代文明.约0.9kaBP前后转为较凉湿的气候.大九湖泥炭记录的气候和环境演变信息具有全球性变化特点,可以与东亚季风区的同类沉积剖面进行对比,反映了"末次冰期后,季风快速加强,早全新世季风强盛、随后季风衰退,中全新世季风变弱,气候变干"的季风气候变化模式.分析认为,其变化的驱动机制可能是太阳辐射在中纬度东亚季风区的特定响应.     

海南岛双池玛珥湖全新世高分辨率环境纪录

根据沉积物特征、粒度、黏土矿物、碳/氮比值、孢粉和藻类的变化规律等, 揭示了海南岛热带玛珥湖的演化历史和短尺度的气候变化规律, 证明了玛珥湖沉积系统对短尺度气候变化的响应是敏感的, 反映出热带湖泊的全新世高温期为7200~2700 aBP. 同时, 在高温期也存在短尺度的气候波动, 如7250~6120, 4460, 3850和2700 aBP等时间段存在振荡式的气候快速变化. 晚全新世, 尤其在近于2700 aBP, 各综合分析结果均反映了气候的明显变化, 它标志着在2.7 ka左右东亚热带区域的气候模式可能发生了重大转折, 可能与厄尔尼诺-南方涛动现象的增强存在一定的相关性. 另外, 高分辨率藻类记录还清楚地揭示了在最近的2.5 ka内存在长度约为0.5 ka的气候周期性变化.     

西风区全新世以来湖泊沉积记录的高分辨率古气候演化

选择位于西风区的乌伦古湖为研究对象, 利用AMS¹⁴C测年手段建立了乌伦古湖沉积岩芯全新世以来的时间序列. 对湖泊沉积物中的孢粉、TOC, TN、有机δ¹³C_org、介形组合及其壳体δ¹⁸O, δ¹³C_carb等多项环境代用指标的综合分析表明, 全新世以来乌伦古湖地区古气候经历了温干(10.0~7.6 cal ka BP)-暖湿(7.6~5.3 cal ka BP)-暖干(5.3~3.6 cal ka BP)-温干(3.6~2.1 cal ka BP)-温湿(2.1~1.3 cal ka BP)-凉干(1.3 cal ka BP以来)的变化过程. 随着气候的变化, 湖泊曾出现明显的高湖面时期(7.6～5.3 cal ka BP)和两次较大规模的退缩(5.3~3.6和1.3 cal ka BP以来). 乌伦古湖地区的气候环境演化与周边区域环境变化记录有很好的一致性, 响应了区域环境变化和全球气候突变事件, 基本遵循全新世气候变化的西风模式.     

石羊河流域全新世孢粉记录及其对气候系统响应争论的启示

石羊河流域位于亚洲季风西北边缘区, 已有的全新世气候变化研究结果之间存在较大分歧. 一些研究提出该区域全新世气候变化主要受控于亚洲季风, 早全新世气候较湿润(11.6~7.1cal ka BP); 另一些研究则提出湿润期发生于中全新世气候适宜期(7.0~5.0 cal ka BP), 与中亚干旱区全新世气候变化西风模式相似. 石羊河流域现代气候受亚洲季风和西风带气流的共同影响, 古气候记录却显示了两种不同的全新世气候模式——季风气候模式和西风模式. 究竟是什么原因导致两种截然不同的气候模式共存于一个区域? 本文选择石羊河流域终端湖猪野泽的QTH02, QTL-03 和三角城剖面及石羊河中游地区红水河剖面开展全新世孢粉学对比研究, 以期全面认识这一问题. 研究发现猪野泽地区QTH02 和QTL-03 剖面全新世孢粉记录相似度高, 三角城剖面中全新世孢粉记录与上述两剖面差异较大, 但这一差别主要受控于湖泊不同位置孢粉组合的差异. 根据这4 个全新世孢粉记录的综合分析, 发现石羊河流域全新世期间在千年尺度上受到亚洲季风与西风带气流的共同影响, 体现了季风模式和西风模式的共同特点.     

神农架大九湖孢粉气候因子转换函数与古气候重建

利用在神农架地区采集的121个表土样品孢粉鉴定得出的结果,结合对应的采样区7个相关气象站30年来(1971年1月至2000年12月)连续观测的气象资料库,选取55种常见孢粉,采用空间拟合与逐步回归方法建立了神农架地区孢粉气候因子年平均温度的转换函数:T=7.649-2.33097X冷杉属-0.10873X桦属-0.17352X菊科-0.13176X十字花科 0.13356X大戟科-0.83069X桔梗科 1.96494X石韦属 0.38411X凤尾蕨 2.77741X卷柏属 0.04439X厚壁单缝孢属,并利用大九湖297cm厚的全新世泥炭剖面的孢粉百分比含量数据对上述函数做了检验,重建了大九湖15.753kaBP以来的年平均温度变化序列.该温度序列较好地反映了晚冰期以来的气候变化特征,对最老仙女木期、老仙女木、新仙女木、8.2kaBP等极端冷气候事件和博令阿勒罗德暖期及气候波动都有准确的指示,还揭示了全新世适宜期、晚全新世温干气候、及近1ka以来大九湖的气候变化特征.研究表明,神农架大九湖地表和地层剖面孢粉样本同样具有重要气候意义,其温度转换函数和重建的温度序列对研究末次冰期以来的气候变化有着重要参考价值.     

湖光岩玛珥湖全新世气候波动的周期性

对全新世以来湖光岩玛珥湖沉积物干密度高分辨率（１０～１５ａ间距）时间序列的能谱分析和滤波分析表明：气候变化存在明显的２９３０，１１４０，４９０， ２５０和 ２２０ａ的主周期． ２ ９３０ ａ周期所对应的３次降温期，其峰值分别发生在７３００， ４２５０和１２００ Ｃａｌ ａＢＰ左右．１１４０ａ主周期变化，在全新世早期波动幅度最大，到中、晚全新世其幅度逐渐减小，所对应的明显的降温期有７～８次．全新世千年尺度的气候变化，有可能是通过岁差周期（２３ ０７０ ａ）的谐波周期对全球水循环的调整，驱动温盐环流强度的变化，进一步影响了全球气候变化．     

西藏南部普莫雍错19 cal ka BP 以来高分辨率环境记录

利用西藏南部普莫雍错深水湖区获取的3.8 m 长湖芯, 对湖芯中25 个样品的植物碎屑进行筛选和有机碳同位素测定, 在确定植物来源的前提下进行了¹⁴C 测定, 结合表层样品的过剩²¹⁰Pb衰变计算的沉积速率对整个湖芯的¹⁴C 测年及其碳库效应进行了系统校正, 结果显示该湖芯完整地覆盖了19 cal ka BP 以来的时间尺度. 通过对湖芯TOC, IC, 粒度和孢粉的分析, 发现该湖在16.2 cal ka BP 之前为一个水深较浅的湖泊, 尽管温度升高导致冰川开始融化, 湖区环境仍然具有冷干的特征; 16.2~11.8 cal ka BP, 沉积环境剧烈而频繁的波动, 14.2 和11.8 cal ka BP 左右的2 次冷事件可能是老仙女木和新仙女木事件的反映. 11.8 cal ka BP 之后, 已经形成了现今状态的深水湖泊, 冰川融水的补给使得湖泊水温较低, 受到湖泊水体影响的沉积物环境代用指标对温暖条件的响应并不明显. 通过普莫雍错湖与西藏南部相同时代的不同湖泊沉积物记录的比较, 发现末次冰消期开始的气候转暖对青藏高原东南部影响更加显著, 反映了西南季风自冰消期以后逐渐加强、向高原内部推移的过程, 以冰川融水补给为主的湖泊对冷事件的响应更加明显. 全新世以来,西南季风对整个西藏南部区域发挥着控制性影响.     

西太平洋暖池温区中心沉积物磁化率记录的YD和Heinrich冷事件

通过西太平洋暖池温区中心WP 92-5 柱样沉积物磁性地层学、磁化率和δ ¹⁸O等测试与分析, 获得了布容正极性期内哥德堡、莫诺湖(Mono Lake)和蒙哥(或Maelifell)3个短暂的地球磁场漂移, 它们发生的时间约12.1～11.3, 25.0～24.0和31.0～28.0 kaBP; 并从该柱样的磁化率记录中发现Younger Dryas (YD)和Heinrich冷事件沉积层. YD 冷事件出现于30～22 cm, 年龄约11.5～10.6 kaBP; Heinrich层中的H1, H2和H3冷事件分别出现于51～39, 108～91和140～126 cm, 发生时间约15.1～13.0, 25.0～22.1和30.6～28.2 kaBP, 与大西洋中部SU90-09柱样沉积物磁化率所记录的H1, H2和H3冷事件具有较好的对应关系, 表明磁化率的变化可能是气候频繁颤动特征在大洋沉积中的一个重要标志.     

喀纳斯湖植物残体碳同位素记录的温度波动

喀纳斯湖位于阿尔泰山脉南坡,区域森林植被茂盛,气候相对湿润.目前,阿尔泰山脉南坡的古温度记录主要来自于树轮宽度及短时间序列的树轮同位素,从结果来看,最近100多年来似乎没有表现出明显的增温趋势.在全球大部分地区(尤其是北半球中高纬度地区)普遍增温的情况下,是否这一区域因为某些特殊原因对全球气候变暖没有响应,抑或是该区域的树轮对长期趋势表现不明显?本文基于喀纳斯湖湖滨29 m水深处获得的81 cm岩芯,在陆生植物残体AMS ~(14)C定年的基础上,利用陆生C_3植物残体δ~(13)C序列经过大气CO_2浓度校正,探讨过去近600年区域温度对全球气候变化的响应.本文δ~(13)C序列很好地记录了阿尔泰山脉南坡对气候变暖的响应.19世纪前期以来温度在冷暖波动中持续上升;20世纪是近600年来最暖的一个世纪.这种温度变化特征与俄罗斯阿尔泰地区的冰芯、湖泊沉积物和树轮重建的温度记录以及周边地区的温度记录表现出比较一致的趋势,与北半球中高纬度地区多代用指标集成重建温度也表现出很好的一致性.此外,岩芯顶部的δ~(13)C序列表现出降温的趋势,这与近十几年来北半球许多地区出现的增温停滞现象以及喀纳斯湖邻近气象站的器测资料中表现明显的降温趋势相互印证.     

甘肃中部史前农业发展的源流:以甘肃秦安和礼县为例

以甘肃省秦安和礼县为中心的环境考古研究表明,8～7.3kaBP之间的大地湾一期栽培作物黍数量少,出现频率低,并且个体较小.而6.4kaBP之后的半坡期农作物出现频率空前提高,籽实饱满.这说明在由大地湾一期文化向仰韶文化过渡过程中栽培作物黍成功实现了向农作物的过渡.本区粟作农业的发展和兴盛略晚于中原地区.气候变化是本区农业发展的重要影响因素,本区在全新世中期气候较为湿润,为仰韶文化时期和常山下层文化时期农业的兴盛提供了良好的水热条件,并且出现了喜湿热的水稻.4kaBP以后,气候趋向干旱,齐家文化中农业水平开始下降,寺洼文化以畜牧经济为主,一直到东周时期农业才开始复苏,并出现了大麦和小麦等新的作物品种,粟作农业被多元化的农业所取代.     

中全新世以来南冲绳海槽古生产力变化的颗石藻化石证据

利用取自南冲绳海槽的MD05-2908岩芯中颗石藻化石碳同位素和颗石藻化石下透光带属种Florisphaera profunda相对百分含量(%Fp)变化,结合17个AMS14C测年数据,重建了该海区6.8kaBP以来高分辨率的表层海水初级生产力变化,并对初级生产力受控机制进行探讨.颗石藻化石碳同位素和%Fp转换函数结果指示该海区6.8kaBP以来初级生产力呈波动降低趋势,主要受东亚夏季风降雨有关的陆源输入减弱影响.约4～2kaBP的PME事件对应的初级生产力相对高值主要是受黑潮流减弱影响;而6.8～4.8kaBP期间的初级生产力高值主要受东亚夏季风强降雨输入更多陆源物质控制,其值也相对高于4～2kaBP.     

湖光岩玛珥湖高分辨率孢粉记录揭示的早全新世适宜期环境特征

通过对广东湛江湖光岩玛珥湖B孔顶部8~0.6 m岩芯较高分辨率的孢粉分析, 揭示了该区全新世植被、气候变化的历史: 早全新世(约11600~7800 cal a BP), 木本植物花粉含量为56.0%, 其中热带木本植物花粉含量占优势, 最多的时期发生在9500~8000 cal a BP左右, 达到木本植物花粉的60.2%, 反映气候热暖潮湿; 中全新世(7800~4200 cal a BP), 热带-亚热带植物花粉含量明显下降, 而草本植物和山地针叶植物花粉含量增加, 指示了中全新世温度下降; 晚全新世4200 cal a BP开始, 草本植物和山地针叶植物花粉明显增多, 揭示出晚全新世湖光岩地区温度、湿度明显下降. 研究结果表明, 中国南方热带-亚热带地区高温湿润的全新世适宜期发生在早全新世(9500~8000 cal a BP), 与全球低纬地区全新世气候变化格局一致. 初步认为, 全新世早期, 在岁差周期的控制下, 北半球较强的太阳辐射驱动了热带辐合带(ITCZ)和副热带锋面季风降水带同时向北推移, 造成中国热带低纬度地区早全新世最适宜期. 湖光岩地区中晚全新世气候干旱趋势和气候波动除了与北半球夏季太阳辐射强度减弱有关外, 可能与该时期ENSO的活跃也有一定的联系.     

蒙古北部Gun Nuur湖记录的全新世气候突发事件

对从蒙古北部Gun Nuur湖取得的7.44 m长的连续岩芯样品进行了环境磁学、有机质含量和有机δ¹³C分析, 以获取全新世环境变化的信息. 6个加速器(AMS)¹⁴C年代数据可靠地控制了该岩芯的年代序列. 研究发现蒙古北部全新世气候存在冷(凉)湿-暖干的波动, 并发生多次气候突发事件. 较为显著的突发事件的年代分别为: 1750, 2800, 4000, 5200, 7200和9200 aBP(¹⁴C年龄). 这些事件在该地区表现为气候向冷湿的快速转变, 可以和北大西洋地区的气候突发事件相对应, 说明全新世北大西洋高纬地区的气候变化可能通过对西风的影响与蒙古北部的气候变化密切相关. 西风的强度和位置的变化将改变西伯利亚-蒙古高压(冬季风)的强度, 并进而影响着中国的气候变化.     

巢湖湖泊沉积记录的早-中全新世环境演化研究

采用AMS14C对岩芯的年代的精确测定与校正,以及孢粉、粒度等环境代用指标的分析和研究,提取早中全新世环境演变信息,重建了研究区9870～2170aBP(cal)期间的环境演变序列:(1)9870～6040aBP(cal)时期,气候在晚更新世干冷向温和干燥发展.在8910aBP(cal)左右,以及6060～6030aBP(cal)时期气候变干冷,湖面有缩小的波动变化现象;(2)6040～4860aBP(cal)时期,气候温和湿润但有波动较大的时段.在5840～5500aBP(cal),本区达到最盛的暖湿期,之后进入5375～4930aBP(cal)的Elm Decline事件期;(3)4860～2170aBP(cal)气候温度、湿度皆下降,是一个温和略干期.3760aBP(cal)出现一次干旱,2170aBP(cal)是巢湖全新世历史上干旱程度较高的一次,巢湖湖盆的局部地区可能出露水面以上.     

16 ka BP共和盆地更尕海湖泊生产力演化历史

选择位于共和盆地中部的更尕海钻孔岩芯为研究对象,利用12个AMS14C年龄建立了湖泊沉积的时间序列.通过对沉积物碳酸盐含量、总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量、C/N、有机质碳同位素(δ13Corg)以及遗存植物大化石等的系统分析,结合定量估算,重建了16ka来湖泊生产力的变化历史.更尕海植物大化石及碳酸盐结壳以轮藻(Chara spp.)和沉水维管束植物为主,且交替出现,反映了湖泊古生产力的变化.碳酸盐的沉淀与水生植物的光合作用密切相关,间接指示了湖泊古生产力的变化.此外,定量估算的古生产力与碳酸盐含量具有较好的一致性.重建结果显示,16.7～15.3cal ka BP,湖泊尚未形成,为风沙环境;15.3～11.6cal ka BP,湖泊生产力显著提高;11.6～9.2cal ka BP,受亚洲夏季风增强的影响,急剧升高的湖泊水位抑制了沉水植物的生长,湖泊生产力降低;9.2～7.4cal ka BP时段,早期湖泊古生产力较高,8.6cal ka BP之后有所降低;7.4～2.1cal ka BP,生产力维持在较高的水平;2.1cal ka BP以来,湖泊生产力呈逐渐降低趋势.更尕海湖泊古生产力变化与亚洲夏季风强度影响的湖泊水位变化有关,一定程度上反映了亚洲夏季风的盛衰.     

全新世季风气候演化与干旱事件的湖北神农架石笋记录

基于湖北神农架山宝洞SB10石笋的14个²³⁰Th年龄和266个氧同位素数据, 建立了11.5~2.1 kaBP时段东亚季风降水序列. 该记录表明: 11.5~9.3 kaBP, 季风降水处于持续增长期; 9.3~4.4 kaBP, 该时段为降雨丰沛的湿润期, 4.4~2.1 kaBP, 该时段为降水较少的干旱期, 其长期演化趋势大体类似于北纬33°夏季日辐射能量曲线. SB10石笋δ¹⁸O记录揭示了4.3 kaBP前后季风降水突然减少, 反映了植被-大气-气溶胶对太阳辐射减少的正反馈效应, 该事件与4 ka左右中国新石器文化断层基本同步. 从早全新世平均分辨率20年的石笋降水记录中识别出8.2, 8.6, 9.3, 10.2和11.0 ka显著干旱事件, 可与格陵兰冰芯δ¹⁸O记录的降温事件进行对比, 反映了早全新世北半球低纬季风与极地气候受同一机制的驱动.     

东亚35 kaBP气候模拟及变化机制探讨

预测全球变暖下的东亚气候变化, 由于难以对未来气候进行验证, 古气候模拟便是一个重要的途径. 而古气候模拟是否具有现实性, 须经过区域性地质资料的检验. 中国大部分地区显示了35000 ± 3000 aBP具有间冰阶暖湿气候特征, 是一个能够为未来温室效应引起气候变化提供历史参照的重要气候期; 同时由于中国积累了大量MSI3阶段晚期的地质研究成果, 为检验35 ka气候模拟提供了不可多得的历史标尺. 文中采用不同强迫因子对35 ka典型阶段进行气候模拟试验, 并采用地质资料验证模拟输出, 从而充实了模拟试验的边界条件, 使古气候模拟更逼近现实. 模拟结果显示35 ka东亚地区中低纬度温度增加和降水带北移, 同时模拟了高纬温度降低和水汽南北输移加强的气候特征. 35 kaBP距离北半球发展到LGM (21 kaBP)盛冰期气候仅万余年时间, 这些模拟也为认识全球变暖的极限、气候自然发展的趋势提供了科学依据.     

西藏纳木错全新世沉积物的环境磁学参数变化机理

青藏高原的高分辨环境记录对于理解全球气候与环境变化至关重要.湖泊沉积物的磁学参数能够记录沉积环境和古气候信息.纳木错是西南季风过渡区大湖的典型代表,前人在该湖开展了大量地球化学、微体化石、沉积学和生物化学分析,极大地推动了该区古气候环境的重建工作.但迄今为止,还缺乏对纳木错湖泊沉积物系统的环境磁学研究.因此,本文选取纳木错湖芯NC08/01孔全新世以来(11.3calkaBP)的湖泊沉积物进行详细的岩石磁学与环境磁学研究,结合地球化学指标,在明确的气候背景下探讨该湖沉积物磁性参数的变化机制.结果表明,纳木错全新世沉积物的磁性参数受到陆源磁性矿物输入、还原溶解作用和磁细菌活动的共同影响.根据各磁学参数系统的变化趋势,可将该研究段样品分为3段:第Ⅰ段(236～199cm,11.3～7.8calkaBP)主要载磁矿物为粗颗粒磁铁矿,粒度均一,含量较高,并与Ti含量呈正相关关系,指示该段磁性矿物受后期溶解作用影响较小,其含量主要反映物源输入信息;第Ⅱ段(198～102cm,7.8～2.1calkaBP),磁性矿物颗粒变细,含量明显降低.在该段,湖面下降,水动力减小,进而输入的磁性矿物粒径也减小,容易受到后期溶解作用的影响;第Ⅲ段(101～0cm,2.1～0calkaBP),磁性矿物以生物成因单畴磁铁矿和陆源碎屑成因磁铁矿为主,磁性颗粒含量的变化与Ti含量不相关.以上结果表明,在弱还原环境中,湖泊沉积物磁性矿物的保存状态及磁学性质与其初始粒径密切相关.通过对磁性矿物信息的系统研究(包括粒径和含量变化等)并结合陆源输入指标(如Ti含量),能够较为准确地反映湖泊环境氧化还原程度的变化.以上结果为正确解译该湖沉积物的环境磁学指标提供了基础.     

冲绳海槽中部沉积岩芯的古海洋学研究

根据冲绳海槽中部的两个沉积岩芯(155和180)浮游有孔虫的氧同位素变化特征, 结合沉积序列、千年尺度气候波动事件对比、碳酸盐旋回及AMS ¹⁴C测年等资料对岩芯进行地层划分和对比, 对两岩芯沉积物中记录的古环境信息进行释读, 探讨研究区末次间冰期以来古气候的变化规律和冰消期内部的短时间尺度的气候突变事件. 结果表明末次冰期最盛时(氧同位素2期)冲绳海槽中部可能有古长江和古黄河的淡水影响, 冰期-间冰期氧同位素值及变化幅度证明了边缘海对气候变化的“放大”效应. 底栖有孔虫Uvigerina的δ ¹³C值在冰期时明显变轻, 表明冰期时黑潮主轴东移, 影响范围萎缩. 对180岩芯中存在的“新仙女木”(YD)期气候突变事件进行了对比分析, 表明冲绳海槽地区的气候变化虽然受全球气候变化的控制, 但一些地域性的因素(如东亚季风)对研究区也有一定影响. 还对“YD”事件的成因机制进行了探讨, 在一定程度上支持了Fairbanks将YD期解释为两大融冰事件引起两次海平面快速上升之间一个短暂的海平面回升-滞缓期的观点. 底层水团与西北太平洋深层水团的交换程度减弱, 含氧量降低, 对CaCO₃物质的溶解作用增强, 并使得冲绳海槽地区的CaCO₃旋回与“大西洋型”CaCO₃旋回一致.     

宁夏南部13.0~7.0 14C ka BP期间的孢粉记录及古气候演化

宁夏南部海原剖面的孢粉记录揭示出, 13.0~7.0 ¹⁴C ka BP植被演替明显, 气候干湿波动显著. 末次冰期向全新世过渡期间, 气候波动频繁, 且具突变性. 12.1~11.0 ¹⁴C ka BP研究区植被由干草原迅速演化为森林, 湿度明显增加, 可与博令/阿勒罗得事件对比, 且表现为后期的暖湿程度明显高于前期; 11.0~9.8 ¹⁴C ka BP气候明显变干, 可与新仙女木期对比, 期间气候存在明显波动且表现为后期更干. 全新世早期气候波动明显, 但总体温暖偏干. 约7.6 ¹⁴C ka BP气候又开始变湿润. 研究区孢粉记录的气候干湿波动与全球性的气候变化具有可比性, 这对深入理解万年以来具有千年尺度变化的全球气候变化机制具有重要意义.