黄土高原陇东盆地朝那红黏土8.1~2.6 Ma的孢粉记录

晚中新世至上新世是当代东亚季风系统和中国西北现代生态环境格局形成演化的关键时期. 文中通过对黄土高原陇东盆地朝那剖面8.1~2.6 Ma期间的孢粉记录研究, 建立了这期间古生态环境序列. 在8.10~6.73 Ma期间, 地带性植被可能是以禾本科为优势种的疏林草原, 在山地有雪松、松等山地针叶林分布, 推测为暖温带半湿润气候. 在6.73~5.67 Ma期间, 植被类型可能是森林草原, 以榆为主, 伴生着栎、柳、胡桃、桦的阔叶杂木林和以禾本科为优势种的禾草草原发育, 反映气候温暖较湿润. 在5.67~3.71 Ma期间, 蒿、禾草草原和松、云杉针叶林发育, 山地气候温凉湿润, 丘陵和低地温暖半干旱. 其中, 在4.61~4.07 Ma期间曾一度温暖较湿润. 在3.71~2.58 Ma期间, 地带性植被可能为柏疏林, 林中混生有榆, 尤其是早先一直存在的反映温暖环境的雪松和铁杉此时消失, 反映环境较前期有较大的改变, 气候季节性明显增强.     

泥河湾盆地东谷坨遗址古人类生存环境探讨

东谷坨遗址地处泥河湾盆地东部边缘, 是该地区发掘次数和出土遗物最多的早更新世旧石器遗址之一. 对该遗址2000~2001年发掘地层剖面的孢粉、粒度和磁化率以及氧化铁的分析表明, 该遗址总体属于湖滨沉积环境, 泥河湾层大致经历了4个环境变化阶段, 气候由温暖湿润的森林草原环境→温凉湿润的森林草原环境→温凉较干的森林草原环境→温暖湿润的森林环境, 适宜古人类生存, 湖平面经历了相对较高→降低→升高→降低的过程, 代表了泥河湾湖盆的扩展和收缩过程; 湖泊消亡后为冷干疏树草原环境. 古人类在该遗址活动的时间发生在距今约1.10 Ma, 对应于环境演化的早期3个阶段; 古人类集中活动于湖平面相对较低的时期, 生存方式由零星的石制品打制→原料采集→集中的石器制作和狩猎并肢解动物等生活活动. 该项研究对深入探讨环境变化对古人类活动的影响以及早期人类对该遗址的利用方式具有重要意义.     

7.0 Ma以来中国北方风尘沉积的游离铁/全铁值变化及其古季风指示意义

对甘肃灵台的一套约7.0 Ma以来的风成沉积进行了游离铁/全铁值测量.结果表明: 此指标在第四纪黄土沉积中,其变化同黄土-古土壤层的变化大致相关; 第三纪红黏土堆积时,夏季风强度总体上要大于第四纪时期; 约4.0～4.8 Ma期间为晚中新世以来东亚夏季风最为强盛的时期,这个气候事件的出现可能同全球冰量大小、全球温度背景的变化有着动力学上的联系.     

上新世中期格陵兰冰盖模拟

格陵兰冰盖是造成21世纪海平面预估不确定性的一个主要来源,而研究格陵兰冰盖对过去暖期气候的响应,可以为研究未来格陵兰冰盖提供参考.本文采用全球气候模式CAM 3.1(Community Atmosphere Model version 3.1),CAM 4和NorESM(Norwegian Earth System Model)以及冰盖模式SICOPOLIS(SImulation COde for POLythermal Ice Sheets),对上新世中期暖期(距今～3 Ma)格陵兰气候和冰盖展开模拟研究.模拟结果表明上新世中期格陵兰夏季平均气温比工业革命前高9.4～13.4℃,年平均降水增加了65.2～108.3 mm a 1.在上新世中期暖湿的气候背景下,仅有少量冰存在于格陵兰东部沿岸高海拔地区;与参照试验相比,上新世中期格陵兰冰盖减少造成全球海平面比现代高大约7.8～8.1 m.同时,古气候代用资料也表明上新世中期格陵兰可能无大规模冰盖存在.     

东亚季风气候的历史与变率

东亚季风的变迁可视为太阳辐射条件下, 全球大气、海洋、陆地和冰系统相互作用在东亚地区的表现. 干冷冬季风和暖湿夏季风优势期的相互交替反映了东亚季风的历史. 高分辨率的黄土高原风尘序列研究揭示了东亚季风至少自7.2 Ma前开始建立. 青藏高原的脉动对东亚季风变迁有重要影响, 数值模拟实验说明, 高原隆升对东亚冬季风的影响远大于对夏季风的影响. 末次冰期旋回气候记录显示了东亚季风气候千年或更短时间尺度的变率和不稳定性的特征. 北半球高纬冷空气活动、穿越赤道的气流和ENSO活动影响着东亚季风气候的变率. 有必要加强高分辨率季风气候记录的年代学和古气候替代性指标的研究,将东亚季风环境整体系统置于全球变化框架中,研究各因子相互作用或相互耦合的过程, 以深入认识东亚古季风变迁的规律和变化机制.     

7.0 Ma以来中国北方风尘沉积的游离铁/全铁值变及其古季风指示意义

对甘肃灵台的一套约7.0 Ma以来的风成沉积进行了游离铁/全铁值测量. 结果表明: 此指标在第四纪黄土沉积中, 其变化同黄土-古土壤层的变化大致相关; 第三纪红黏土堆积时, 夏季风强度总体上要大于第四纪时期; 约4.0~4.8 Ma期间为晚中新世以来东亚夏季风最为强盛的时期, 这个气候事件的出现可能同全球冰量大小、全球温度背景的变化有着动力学上的联系.     

黄土高原中部1.5 Ma以来古生态环境演化的孢粉记录

通过对黄土高原中部朝那黄土-古土壤剖面的孢粉研究, 揭示出1.5Ma 以来蒿属、藜科等旱生草本与松、桦、栎等乔木花粉含量在黄土-古土壤序列中呈现有规律的互为消长的变化, 指示了冰期-间冰期的冷干-暖湿旋回, 其中过去无机指标所指示的上、下粉砂层(L9和L15)的两次极端干冷事件, 植被变化表明其干冷程度与其他冰期黄土沉积时期相似. 从长期演化趋势上来看, 以0.95和0.5 MaBP为界, 可以分为3个阶段, 古生态环境经历了两次阶段性剧烈变化, 植被由早期的森林草原转变为中期的疏林草原继而演变为后期的草原, 指示了黄土高原阶段性的干旱化过程.     

浑善达克沙地全新世气候变化

浑善达克沙地地质资料研究结果表明, 全新世夏季风存在多次盛衰变化, 有6次强盛期和7次衰弱期, 受季风周期性变化的影响气候湿润度及地表植被发生相似的周期性变化. 其中夏季风强盛、冬季风衰弱、湿度相对较大和地表植被盖度增大的时期与全球变化的温暖事件对应; 夏季风衰弱、冬季风增强、湿度相对减小和地表植被盖度减小的时期与中低纬度地区干旱事件和北大西洋寒冷事件对应. 而夏季风强度变化存在1456和494年的变化周期, 其变化韵律与全新世全球性寒暖变化保持一致.     

3.15～0.67Ma时段南海北部深海沉积物孢粉记录的植被演化及其对全球变化的响应

为了研究3Ma以来南海北部周边地区植被演化及其对全球气候变化的响应,本文选取南海北部ODP1145站深海沉积物进行研究,共分析213.62～91.9m层段(3.12～0.67Ma)608个孢粉样品.取样间隔为20cm,时间分辨率约为4.0ka.研究结果表明,1145站3.15～0.67Ma时段孢粉沉积率在2.58Ma和2.0～1.8Ma时的两次明显升高,与此时全球气候变冷,冬季风增强有关.2.58Ma以前,南海北部周边地区热带亚热带植物占优势,其中常绿栎属和阿丁枫属较多,热带山地针叶林相对发育,蕨类植物也相对较多;2.58Ma以后,温带植物增多,反映气候变冷,冬季风加强.对气候变化的周期性研究表明,热带亚热带植物更多的受低纬地区20ka岁差周期的影响,可能指示了夏季风的增减;花粉沉积率的变化反映了海平面变化的影响,与高纬度地区的"冰盖响应"有关,可能较多地反映了冬季风的强弱变化.     

近1.8 Ma以来东亚季风演化与青藏高原隆升关系的南海沉积物常量元素记录

东亚季风演化和青藏高原隆升的关系在全球变化研究中备受关注.南海ODP184航次取得的沉积岩芯为研究长时间尺度的东亚季风演化提供了理想样品.ODP1146站上部185mcd(1.81Ma)细粒(4μm)无碳酸盐沉积物的常量元素R型因子结果分析表明,常量元素Ti,TFe2O3,MgO,K2O,P,CaO,Al2O3代表了陆源因子,其得分变化受陆源区的化学侵蚀强度的制约,进而能够指示东亚夏季风演化.陆源因子得分分别在~1.3,~0.9和~0.6Ma时呈现阶段式减小,反映了1.8Ma以来东亚夏季风阶段式减弱受第四纪青藏高原整体、阶段式、快速隆升的制约;而~0.6Ma以来陆源因子得分周期性的振荡变化则反映了东亚季风演化自此进入受冰期-间冰期旋回制约的主旋律.与黄土高原记录的东亚季风演化一样,中国南海沉积物记录的长时序东亚季风演化也体现了青藏高原隆升和冰期-间冰期旋回的复合制约.     

长江三角洲晚新生代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄及其对长江贯通的指示

对长江三角洲DY03孔3.6Ma以来的沉积物碎屑锆石样品利用LA-ICP-MS进行了U-Pb年龄测定.结果表明,DY03孔189.8～215.8m之间(磁性地层年龄3.2～3.5Ma)沉积物碎屑锆石年龄以100～150Ma占优势,沉积物主要来自长江下游地区的白垩纪岩体,物源区比较局限;189.8m(~3.2Ma)以上沉积物碎屑锆石年龄呈现多峰态分布的特征,主要分布于100～300,350～550,600～1000,1400～2000和2200～2800Ma,表明沉积物源区显著扩大.从DY03孔3.2Ma以来沉积物碎屑锆石中识别出大量来自长江上游的年龄信息,表明当时长江沉积物已开始影响到三角洲地区.考虑到古长江在上新世以前有可能没有流经现在的长江三角洲,而是流向苏北盆地,长江贯通的时限应不晚于3.2Ma.     

长江三角洲晚新生代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄及其对长江贯通的指示

对长江三角洲DY03孔3.6 Ma以来的沉积物碎屑锆石样品利用LA-ICP-MS进行了U-Pb年龄测定. 结果表明, DY03孔189.8～215.8 m 之间(磁性地层年龄3.2～3.5 Ma)沉积物碎屑锆石年龄以100～150 Ma占优势, 沉积物主要来自长江下游地区的白垩纪岩体, 物源区比较局限; 189.8 m(~3.2 Ma)以上沉积物碎屑锆石年龄呈现多峰态分布的特征, 主要分布于100～300, 350～550, 600～1000, 1400～2000和2200～2800 Ma, 表明沉积物源区显著扩大. 从DY03孔3.2 Ma以来沉积物碎屑锆石中识别出大量来自长江上游的年龄信息, 表明当时长江沉积物已开始影响到三角洲地区. 考虑到古长江在上新世以前有可能没有流经现在的长江三角洲,而是流向苏北盆地, 长江贯通的时限应不晚于3.2 Ma.     

临夏地区30.6～5.0Ma红层孢粉植物群与气候演化记录

对临夏盆地毛沟第三纪 (30 6～ 5 0Ma)红层剖面进行了系统而密集地孢粉样品采集与室内分析 ,获得丰富的孢粉化石 ,划分出 7个孢粉组合带和 4个植被与气候演化阶段 .阶段A(30 6～ 2 1 8Ma)为疏 (森 )林—草原植被 (带Ⅰ ) ,阶段B(2 1 8～ 8 5Ma)为森林 (带Ⅱ～Ⅴ ) ,阶段C(8 5～ 6 0Ma)为草原 (带Ⅵ ) ,阶段D(6 0～ 5 0Ma)为森林 (带Ⅶ ) .在此期间发生过几次重大气候事件 :1次降温期 (18 6～ 13 0Ma) ,3次温暖湿润期 (2 1 8～ 16 8Ma ,13.0～ 8 5Ma和 6 0～ 5 0Ma)和 1次旱化事件 (8 5～ 6 0Ma)     

上新世中期格陵兰冰盖模拟简

格陵兰冰盖是造成21世纪海平面预估不确定性的一个主要来源,而研究格陵兰冰盖对过去暖期气候的响应,可以为研究未来格陵兰冰盖提供参考. 本文采用全球气候模式CAM 3.1(Community Atmosphere Model version 3.1),CAM 4和NorESM(Norwegian Earth System Model)以及冰盖模式SICOPOLIS(SImulation COde for POLythermal Ice Sheets),对上新世中期暖期(距今~3 Ma)格陵兰气候和冰盖展开模拟研究. 模拟结果表明上新世中期格陵兰夏季平均气温比工业革命前高9.4~13.4℃,年平均降水增加了65.2~108.3 mm a^-1. 在上新世中期暖湿的气候背景下,仅有少量冰存在于格陵兰东部沿岸高海拔地区;与参照试验相比,上新世中期格陵兰冰盖减少造成全球海平面比现代高大约7.8~8.1 m. 同时,古气候代用资料也表明上新世中期格陵兰可能无大规模冰盖存在.     

东亚夏季风年代际进退与中国和全球温度变化的联系

利用现代大气观测与中国东部历史旱涝记录等资料,提取中国东部区域干湿分布型变化的年代际信号并揭示了东亚夏季风年代际进退与中国和全球平均气温的可能联系.在东亚夏季风进退、中国东部干湿型分布和中国及全球平均气温变化的关系中,季风推进偏北时期对应中国东部"北湿南干"的气候分布格局,以及中国和全球年代际偏冷;反之对应中国东部"南湿北干"的气候分布格局,以及中国和全球年代际偏暖.在近千年东亚夏季风干湿型指数序列和去百年以上气候背景后的全球平均气温序列中,年代际主频振荡信号集中于60a左右.     

泥河湾黑土沟剖面磁组构特征及古湖水文环境变化

古人类栖息地古气候-水文环境变化与古人类的生存活动密切相关.泥河湾盆地保存着大量早更新世以来的古人类遗址,完整地记录了我国北方古人类的活动历史.但迄今对其水文环境变化历史以及与古人类生存活动联系的研究仍显不足.本研究对位于盆地东部的黑土沟遗址剖面进行了系统的磁化率地层学和磁组构研究.通过与邻近大长梁和小长梁剖面的精细磁化率地层对比,发现黑土沟剖面堆积约始于1.9 Ma,可能记录了我国北方中高纬地区最早的古人类活动.详细的磁组构研究结果显示,磁化率各向异性能够有效地揭示泥河湾盆地1.9 Ma以来的古水文变化,黑土沟剖面的磁组构变化显示泥河湾古湖水文环境发生了多次阶段性变化. 1.9 Ma前后,壶流河的出现,抑或研究区发生构造沉降,使得研究区堆积厚层砂砾石,较强的水动力和水位升高使得古人类向高处迁移; 1.9～1.8 Ma期间,古湖扩张,湖面上升,水动力减弱,可能指示了东亚夏季风的增强. 1.8～1.5 Ma,古湖水动力显著增强,而后持续减弱. 1.5～1.3 Ma,水动力显著降低,可能与东亚季风降水增加,气候逐渐变得暖湿,湖水显著加深,而使得河流输入影响减弱有关. 1.3～0.9 Ma,水动力较强但呈现频繁的大幅波动,湖泊水文环境变化剧烈,可能是中更新世气候转型事件的响应. 0.9～0.4 Ma,湖泊再度加深,古湖沉积水动力变化显著受控于全球冰量呈现周期性的大幅波动.上述水文变化显著影响着古人类的生活行为,很大程度上决定了泥河湾古人类遗址的时空分布特征.     

末次间冰期黄土高原夏季风气候的初步研究

中国黄土-古土壤地层序列的古气候研究表明,黄土高原的黄土是冬季风的产物,与之相间的古土壤则发育于夏季风环境效应优势期.约130～70kaB.P.的末次间冰期,黄土高原以夏季风强盛为其基本气候特点,发育了一套由三层复合的、成壤作用较强的古土壤S1.为了半定量地恢复这一时期黄土高原夏季风气候,我们布置了几乎覆盖整个黄土高原的三条大剖面线(图1(a)),沿线尽可能等间距选择典型地层剖面,对末次间冰期以来黄土-古土壤序列进行了实测,对各剖面的夏季风替代性指标-磁化率作了较为系统的测量.通过对104个地     

不同气候带内早更新世湖相沉积孢粉记录的环境对比

通过对位于非季风区的柴达木盆地、过渡区的临夏盆地两个早更新世典型湖相沉积剖面孢粉记录的研究, 揭示出早更新世柴达木盆地地带性植被整体以疏林草原/草原为主, 临夏盆地早期为柏疏林草原后演变为针叶林/针叶林草原而后又演变为疏林草原; 已有的季风区黄土高原孢粉资料表明三门古湖早期为疏林草原后演变为松林/针阔混交林, 泥河湾古湖为针叶林后演变为亚热带常绿阔叶林, 表明早更新世时自西向东湿润程度增加, 并且各地气候都较现在湿润, 暗示着当时存在较强的东亚夏季风.     

民勤盆地湖泊沉积记录的全新世千百年尺度夏季风快速变化

利用夏季风边缘区石羊河终间湖泊沉积记录，发现中国全新世夏季风存在两个大的变化阶段，早中期夏季风强盛，晚期干旱，湖泊记录进一步揭示出，全新世夏季风更多的表现为千百年尺度快速变化，研究区全新世出现多达10次干旱事件，夏季风具有1.6ka显著周期，早全新世更表现出0.8ka的周期变化，全新世气候的快速变化具有全球普遍性。     

上新世中期海洋表面温度变化及其与古气候重建数据对比

上新世中期, 过去约3.29~2.97 Ma 之间, 是地质历史上距今最近的一个持续性暖期. 它与模式预测的21 世纪末地球系统最有可能达到的气候态具有一定的可比性. 因此, 研究 该时期气候变化对于理解全球变暖背景下的气候变化趋势具有重要的参考作用. 采用最新 的PRISM3 重建数据集, 利用FOAM 耦合模式开展了上新世中期的全球气候模拟, 并对上 新世中期次极地北大西洋剧烈增暖和“永久的El Niño”两个热点问题进行了讨论. 模拟结果 表明: 与工业革命前相比, 上新世中期年平均海洋表面温度(SST)升高了2.3℃, 中高纬度海 洋的增温幅度大于低纬度海洋, 赤道太平洋SST 东西梯度减小以及大西洋经向翻转环流减 弱. 在SST 变化的空间格局上, 模拟结果与重建结果基本一致. FOAM 也能较好地模拟出北 大西洋、北太平洋以及南美西海岸的显著增暖, 但模拟的次极地北大西洋和赤道太平洋 SST 的变化与重建数据仍有差别. 上述重建与模拟的差异是由古气候数据重建的不确定性、 上新世中期模拟的困难以及模式本身的不完善共同造成的.