末次冰消期热带湖光岩玛珥湖记录的气候事件与GISP2记录的对比

通过对热带湖光岩玛珥湖沉积物总有机碳、总氮、总氢的分析,揭示了末次冰消期东亚季风发生了多次快速变化的气候事件,并与格陵兰冰芯GISP2记录有较好的对比,但末次冰消期初始转暖湖光岩早于格陵兰,反映了古季风变化的不稳定性以及北半球高低纬度气候连接的复杂性.     

从陆架泥质沉积中寻找高分辨率的全新世东亚季风记录

当前对全新世东亚季风的研究,一是重造了不同地区的季风气候与环境特点,分析、划分了不同的阶段并总结了各阶段的特点;二是通过高分辨率的气候代用指标进一步开展定量古气候研究,揭示其变化与周期,探讨其驱动机制.已有的研究主要来自陆地,而利用海洋沉积物研究季风则集中在深海;且主要体现的是气候整体变化特征或侧重于夏季风,而专门论述全新世东亚冬季风的报道则较少;尚未在短时间尺度上有效地确定全新世东亚冬、夏季风的关系及其驱动机制.该文指出,可以利用中国边缘海陆架泥质沉积开展全新世高分辨率的东亚古季风研究,其粒度和Rb/Sr比值等元素地球化学指标可分别作为高分辨率的东亚冬、夏季风演化的替代性指标.     

我校新获批一项国家重大科学研究计划(973计划)项目

<正>由我校地理科学学院郑洪波教授作为首席科学家申报的国家重大科学研究计划(973计划)项目"末次冰消期以来中国中东部极端气候环境事件与农业起源发展和人类适应研究"(项目编号2015CB953800)日前正式获得科技部批准立项。该项目针对重大科学研究计划2015年重要支持方向"全球变化研究"之"极端气候变化特征、机制、趋势及适应研究",选择在气候环境变化和农业起源演化两方面均最典型的地区,     

中国北方新近纪红黏土记录的古气候意义——与动物群化石序列对比

目的研究中国北方新近纪红黏土序列的古气候演化特征。方法对中国北方4个新近纪红黏土剖面沉积物的粒度、磁化率和化石动物群时间序列进行区域对比。结果黄土高原新近纪红黏土沉积以来发生了5次大的气候事件,气候事件的分界线在粒度、磁化率年龄曲线上特征明显,反映的气候特点与化石动物群演替性质完全一致。结论中国北方新近纪红黏土序列古气候演化过程的气候事件均与青藏高原隆升和东亚季风的发展相联系。时间上,南北气候演化事件基本同步;空间上,北部较南部地区变化剧烈。5次气候事件从下到上表现为半湿润、半干旱、湿润、干旱与湿润交替、干旱的气候演化特征;相应动物群生态类型表现为草原-疏林草原、草原为主的疏林草原、森林、草原荒漠与森林交替到草原的演化特点。     

末次冰消期以来渤、黄、东海陆架潮汐、潮流演变过程模拟研究

末次盛冰期结束、海侵开始后渤、黄、东海陆架潮汐、潮流的演变对该区泥沙的输运与沉积，以及海底地貌的形成、分布以及演变等具有深刻影响。文中数值模拟末次冰消期以来4个特定时期，即比现在海面低80m、52m、30m海面以及全新世最大海侵时渤、黄、东海陆架的潮汐、潮流。根据不同时期的潮汐、潮流分布特征得出，末次冰消期以来渤、黄、东海陆架潮汐、潮流的演变过程大致以全新世最大海侵为界划分为两个阶段：①全新世最大海侵前为渤、黄、东海陆架潮汐、潮流基本分布格局的形成阶段；②全新世最大海侵后，为基本分布格局的局部调整阶段。末次冰消期以来基本海岸轮廓的变迁是渤、黄、东海陆架区潮汐、潮流演变的主要控制因素。     

西风区湖泊沉积物中砷元素对气候环境变化的响应研究——以新疆巴里坤湖为例

巴里坤湖是我国西风区古气候环境演变研究的理想区域.根据BLK-1剖面多指标建立了巴里坤湖9 000 cal a BP以来的时间序列,了解其气候演变的过程.结合巴里坤湖古气候演变及砷元素含量的波动变化,发现砷元素变化响应气候环境的演变:气候冷干时期,砷含量较多;而暖湿时期则相对少.此外,砷含量的变化很好地指示了全新世的气候突变事件.巴里坤湖沉积物中砷元素主要来源于湖泊周边基岩受物理风化产生的碎屑,并经由风力带入湖中沉积.干旱的气候环境下,砷的沉积速率较湿润期变化明显.研究结果表明,砷对于我国西风区的古气候环境演变及气候突变事件具有指示作用;砷沉积速率的突变表明在干旱气候环境条件下,砷可能比其他元素更为敏感.不同气候环境下砷元素的来源及波动,也为砷污染的防治提供参考.     

西南季风演化与南半球气候的联系

印度(西南)季风降水对我国西南地区有着重要的影响,但是与东亚季风相比较,总的来说对印度季风的研究十分薄弱,并且其认识主要来自于海洋沉积物。那么西南季风演化的规律究竟是什么?西南季风与东亚季风、西风环流在时空上的演化关系是什么?它们之间的演化存在着怎样的动力学联系?西南季风气候变迁与南北半球气候所驱动的海陆气相互作用的动力学机制究竟是什么?这些都是值得关注的科学问题。通过云南鹤庆深钻湖泊沉积物的深入分析,结合不同盆地周边的地层、火山岩及地貌特征,建立区域构造-沉积旋回演化的年代框架,分析其记录的季风气候演化历史及其与青藏高原、南半球气候变化的联系。同时拟在南部的云南腾冲青海钻取沉积物岩心,建立MIS3以来沉积序列高分辨率年代框架,分析各环境代用指标,结合现代湖泊环境定量转换函数研究,加强湖泊生物指标定量研究,获取冰期/间冰期旋回尺度上的西南季风演化过程。在构造尺度上,揭示西南季风强度、变率及季节性变迁的动力学机制,及其与高原阶段性隆升的内在联系、对区域剥蚀-风化过程的制约;在冰期/间冰期尺度上,研究植物种群和湖泊生物多样性的演替阶段与过程,开展海洋和陆地生物地球化学指标(碳氧同位素、微量元素)对比研究,从机理上探讨南北半球气候与西南季风周期、季节性的内在联系。云南鹤庆盆地获得的666 m高质量湖泊岩心,提供了更新世以来高分辨率的印度夏季风陆地记录,揭示了更新世过去260万年印度季风变迁的历史,通过印度夏季风指标序列在冰期-间冰期旋回内的精细结构,揭示了南北半球间跨赤道气压梯度的变化及印度季风变化影响的动力学机制。在间冰期内,印度夏季风的变化主要受控于印度低压的强度,间冰期气温增高所引起的北半球热力牵引也是导致印度季风增强的重要因素;而在盛冰期中,印度季风极小值发生在南极温度几乎达到最低值时,印度夏季风强度却往往提前于全球冰量最大值约1.4至3.5万年出现,此后开始增强,这是南半球气温变化通过马斯克林高压而产生的气压推动的结果。云南腾冲青海沉积记录了末次冰盛期的古气候特征,总体主要受控于印度季风强弱的变化。该记录与亚洲季风区石笋、阿拉伯海等记录的季风气候变化趋势非常一致,表明18Ka以来印度夏季风受北半球太阳和ITCZ平均位置移动的影响。该记录同时与格陵兰冰芯δ18O记录高度相关,证实印度季风与高纬气候之间具有密切联系。     

新仙女木事件内部百年尺度弱季风事件的龙腑宫洞石笋记录

基于湖北省神农架龙腑宫洞一支石笋(LFG21)7个U/Th年龄和461组氧、碳同位素数据,建立了末次冰消期12.42~10.53 ka B.P.平均分辨率达3 a的亚洲夏季风强度演化序列.LFG21石笋δ~(18)O详细记录了新仙女木事件(YD)期间的季风突变细节,揭示了YD事件内部的不稳定性.在YD事件结构特征和转型模式上,石笋记录与格陵兰冰芯δ~(18)O记录具有良好的一致性,支持北高纬驱动机制以及高低纬之间的气候联系.其中,在~11.71 ka B.P.氧、碳同位素明显正偏,δ~(18)O从-8.6‰快速正偏至-7.9‰,δ~(13)C从-7.4‰快速正偏至-6.0‰,指示YD内部存在百年尺度的弱季风事件,持续时间为~200 a.这些特征与南京葫芦洞石笋δ~(18)O记录H1事件的内部结构和转型特征十分相似,暗示两者很可能受到同一驱动机制的影响.通过高、低纬地质资料的对比研究和波谱分析,本文认为YD内部百年尺度季风突变事件可能与热带大洋水汽输送变化导致的亚洲季风区水文循环异常以及太阳活动密切相关.     

大厂凹陷MIS3阶段以来沉积物地球化学特征分析

深海氧同位素3-1阶段是指深海沉积物有孔虫氧同位素记录的第四纪末次冰期至冰后期的一个时期,期间气候表现为间冰阶、极端寒冷、多次千年尺度气候事件至最后转暖多个变化特征,相关气候变化沉积响应及影响因素等科学问题一直以来备受关注。然而,该时期相关千年尺度气候事件的记录及讨论在华北平原地区仍有争议,为探讨华北平原西北地区在该阶段的气候特征,本研究在大厂凹陷区天然剖面进行高密度碳14断代样品测试,并开展常量和微量元素地球化学含量分析,获得地球化学数据变化趋势特征,结果表明,该剖面年代从32.5ka至8.2 ka,处于深海氧同位素3阶段末期至深海氧同位素1阶段早期。在该时段,主量元素氧化物TFe2O3、Al2O3、SiO2、MgO、CaO、Na2O与K2O与微量元素Sr、V、Ni、Co、Ga、Cu、Ba、Cr和Zn均呈现一致的变化趋势;在MIS2末次冰盛期和MIS1早期中的B?lling-Aller?d暖期和新仙女木冷期,K/Na、Al/Na、化学蚀变指数 、化学风化指数 和古温度等指标与东亚季风区气候呈现一致的变化,同时与全球尺度的事件具有同步性,因此认为晚更新世晚期华北平原的气候变化可归因于全球气候系统下东亚季风区的演化。     

贵州荔波42.0kaB.P.~65.0kaB.P.气候变化的石笋记录

对贵州荔波董哥洞D42石笋进行TIMS-U测年和碳、氧同位素分析,建立末次冰期42．0ka B．P．～65．0ka B．P．的古气候变化时间序列。研究结果表明,荔波地区在65．0ka B．P．～42．0ka B．P．石笋记录的冷暖事件所反映出的季风气候变化,大致可分为3个气候阶段;65．0ka B．P．～60．6ka B．P．相当于海洋氧同位素MIS4晚期,反映本阶段东亚冬季风强盛,气温降低,表现为干旱寒冷的气候环境;60．6ka B．P．～48．4ka B．P．相当于海洋氧同位素MIS3早期,反映东亚夏季风相对增强,气温升高,有效降水相对较少,表现为温暖半干旱的气候环境;48．4ka B．P．～42．0ka B．P．相当于海洋氧同位素MIS3中期,显示东亚夏季风由强变弱,东亚冬季风相对增强,表现为干旱冷凉的气候环境。石笋记录揭示的2次寒冷事件在各类沉积物中均有记录,反映为全球变化的气候事件,相当于北大西洋沉积物中的Heinrich5和Heinrich 6冷事件,可以进行全球对比,显示荔波地区与北极地区存在着古气候的遥相关。     

Model evidence for climatic impact of thermohaline circulation on China at the century scale

Based on transient simulation of the last deglaciation (significant global warming period) using a fully coupled model and sensitivity experiment, we show explicitly how the thermohaline circulation (THC) affects the climate of China, especially during periods of abrupt climate change. The simulated evolution of the Chinese climate was consistent with the paleoclimate record during the last deglaciation. For example, the whole Chinese region warmed significantly during the Bølling-Allerød warming event (BA). When the magnitude of the THC was reduced in the sensitivity experiment during BA, warming of the Chinese region was greatly affected. Our work shows that in addition to orbital forcing and greenhouse gases, the THC is an important factor influencing climate change in China at the century scale.     

Pollen evidence from Baode of the northern Loess Plateau of China and strong East Asian summer monsoons during the Early Pliocene

The red clay eolian sequence on the Chinese Loess Plateau (CLP) is an important archive for paleoclimate change from the late Miocene to Pliocene,and can provide significant information for the controversial problems of East Asian monsoon evolution and its forcing mechanism.In this study,we present a pollen record from Baode,northern CLP.The record shows four stages of paleoecological evolution.From 5.6-4.4 Ma,a forest steppe ecosystem developed under an extremely warm period with high seasonal precipitation.Since 4.4 Ma,a drier episode occurred,which prompted parkland landscapes to develop.During 3.5-3.05 Ma,the environment changed to a rather open steppe ecosystem with a much cooler and drier climate.After 3.05 Ma,the vegetation evolved to forest steppe.Using the percentages of arboreal plants to mirror precipitation,and comparing with other published pollen data from the CLP,we find the existence of S-N directionality of the precipitation change and high percentage of arboreal plants in the entire CLP during the Early Pliocene,which suggest the CLP was characterized by a strong East Asian summer monsoon.The strong summer monsoon corresponds well to the low global ice volume,which may illuminate global climate mechanism for the summer monsoon evolution in the early Pliocene.     

Evolution of heat transport pathways in the Indonesian Archipelago during last deglaciation

The Indonesian Archipelago provides important heat transport pathways of the Western Pacific Warm Pool between the northern Indian Ocean and western equatorial Pacific Ocean, that exert important impacts on global climate change. This study investigated AMS ¹⁴C, δ¹⁸O, planktonic foraminifer assemblages and sedimentation rates in three piston cores collected in the Indonesian Archipelago. The results indicate that changes in the Indonesian Archipelago heat transport pathways were phase characteristic and in steps during the last deglaciation. In the deglaciation Termination IA, at about 12.5 kaBP, sea level rose rapidly in a short time period, and Makassar and Lombok straits widened suddenly for warm and fresh water from the Pacific to pour into the Java Sea and eastern Indian Ocean. During the Termination IB, about 9.5 kaBP, sea level rose rapidly again, and the South China Sea (SCS) started to connect with the Java Sea. With monsoon actions, a large amount of fresh water from the SCS shelf area flew through the Indonesian Archipelago.     

中国风尘沉积环境磁学研究现状

中国黄土-古土壤-红黏土序列完整记录了7.5 Ma以来东亚季风演化历史。黄土-古土壤的低频磁化率已成为东亚夏季风演化的代用指标之一,并得到广泛的应用和全球对比。虽然古土壤磁化率增强的成土观点已得到广泛认可,但磁化率与成壤强度的相关性还不是十分清楚,磁化率应用方面仍存在问题。磁化率与成壤强度、生物化学作用和古气候关系尚在研究中。     

论环境变迁研究中的若干区域性问题

环境变迁是具有多因素相互作用、多等级区域分异、多尺度韵律变化的复杂过程，其中任何变化都不可能脱离区域分异规律而独立存在．许多变化过程及其主导因素随着区域等级的变化有很大的不同，从而在不同等级的区域会表现出不同的规律性．在努力探索人类生存环境在时间上的变化规律，着力于提高时间分辨率的同时，对于这些变化的区域分异规律应给予足够的重视，特别要注意提高空间分辨率     

Abrupt changes in the Asian southwest monsoon during the Holocene and their links to the North Atlantic Ocean

During the last ice age, the Indian Ocean southwest monsoon exhibited abrupt changes that were closely correlated with millennial-scale climate events in the North Atlantic region, suggesting a mechanistic link. In the Holocene epoch, which had a more stable climate, the amplitude of abrupt changes in North Atlantic climate was much smaller, and it has been unclear whether these changes are related to monsoon variability. Here we present a continuous record of centennial-scale monsoon variability throughout the Holocene from rapidly accumulating and minimally bioturbated sediments in the anoxic Arabian Sea. Our monsoon proxy record reveals several intervals of weak summer monsoon that coincide with cold periods documented in the North Atlantic region--including the most recent climate changes from the Medieval Warm Period to the Little Ice Age and then to the present. We therefore suggest that the link between North Atlantic climate and the Asian monsoon is a persistent aspect of global climate.     

Influence of the Tibetan Plateau uplift on the Asian monsoon-arid environment evolution

As one of the most important geological events in Cenozoic era,the uplift of the Tibetan Plateau(TP)has had profound influences on the Asian and global climate and environment evolution.During the past four decades,many scholars from China and abroad have studied climatic and environmental effects of the TP uplift by using a variety of geological records and paleoclimate numerical simulations.The existing research results enrich our understanding of the mechanisms of Asian monsoon changes and interior aridification,but so far there are still a lot of issues that need to be thought deeply and investigated further.This paper attempts to review the research on the influence of the TP uplift on the Asian monsoon-arid environment,summarize three types of numerical simulations including bulk-plateau uplift,phased uplift and sub-regional uplift,and especially to analyze regional differences in responses of climate and environment to different forms of tectonic uplifts.From previous modeling results,the land-sea distribution and the Himalayan uplift may have a large effect in the establishment and development of the South Asian monsoon.However,the formation and evolution of the monsoon in northern East Asia,the intensified dryness north of the TP and enhanced Asian dust cycle may be more closely related to the uplift of the main body,especially the northern part of the TP.In this review,we also discuss relative roles of the TP uplift and other impact factors,origins of the South Asian monsoon and East Asian monsoon,feedback effects and nonlinear responses of climatic and environmental changes to the plateau uplift.Finally,we make comparisons between numerical simulations and geological records,discuss their uncertainties,and highlight some problems worthy of further studying.     

公元1450年以来巢湖湖泊沉积物与区域和全球气候变化对比研究

湖泊沉积物物理、化学和生物特征是反演区域古环境的有效载体。本文选择巢湖西湖区CH-1钻孔连续湖泊沉积物的粒度和磁化率数据,结合公元1450年以来该区域旱涝灾害文献资料和全球气候变化代用指标中的Intcal 98 ~（14）C同位素数据,对500 cala.BP以来巢湖流域古气候演变,特别是降水演替进行分析。研究表明1450-1949年间,巢湖流域降水变化经历了少-多-少-多的变迁,湖芯钻孔粒度、磁化率变化很好的响应了区域和全球气候变化,环境变化与人类活动密切相关。     

腾格里沙漠南缘末次冰消期微量元素反映的古气候环境

腾格里沙漠南缘土门剖面52L~41FD层段由3层风成沙丘砂、2层湖相沉积、2层古土壤和5层砂黄土构成. 分析结果表明:微量元素含量的高低变化依次为Mn、P、Sr、Rb、Cr、V、Zn、Ni、Cu、Nb,各元素含量在砂黄土、古土壤和湖相沉积中表现为相对峰态,而在沙丘砂层段中则呈现为相对谷态;在垂直方向上,各微量元素含量随着各沉积相的多次更替,构成了10条峰谷交替的锯齿状形态的元素波动过程线. 结合研究区地理位置与微量元素特征,认为可用Zn（ppm）、P（ppm）为代表作为气候替代性指标,指示本区东亚冬夏季风变化. 据此划分出了8个冷暖波动事件:冷干事件,即C1(11 870~11 640 a BP)、C2(12 650~12 050 a BP)、C3(13 340~13 010 a BP)、C4(13 810~13 620 a BP), 暖湿事件, 即W1(12050~11870 a BP)、W2(13010~12650 a BP)、W3(13620~13340 a BP)、W4(14850~13810 a BP). 本研究与格陵兰GRIP冰芯和中国南京葫芦洞H82石笋之间较高的同步性,这表明,腾格里沙漠南缘气候波动可能与格陵兰气候变化受相同的高纬动力驱动.     

末次盛冰期以来长江入海历史的回顾与展望

比较全面地回顾了末次盛冰期以来有关东海海平面变化、长江入海历史、长江河口海岸演变、陆架上的古河道等方面的研究进展 ;分析了关于末次盛冰期时长江入海状况现存两种截然不同的看法 ,指出了可能存在的问题。提出了今后的研究方向 ,即应加强对因气候、海平面变化引起的河道变形作用以及长江与古环境间的相互作用及相互影响的研究 ,特别是应加强对陆架泥质沉积物的研究 ,以期取得突破性进展