洞穴石笋的δ13C记录研究

分别采集贵州荔波董哥洞、荔浦丰鱼岩、桂林响水洞的石笋,研究三个洞穴分辨率达1000年、100年、10年级的石笋1δ3C记录。结果表明,石笋1δ3C值可以系统地记录地表岩溶作用过程与植被生态变化的历史。在冰期或干旱寒冷期,岩溶不发育,成壤条件差而缓慢,不利于植被生长,1δ3C值偏重,以C4植物(禾本科植物)为主。在温暖湿润期,岩溶发育好,成壤条件好而且速度快,利于植被生长,1δ3C值偏负或偏轻,以C3(木本植物)植物为主。晚全新世以来,人类活动持续不断地破坏森林植被,草类植被得以生长,石笋的1δ3C值急速上升、偏重,以C4植物为主,石漠化增强,水土流失严重。此后,升高的1δ3C值很难再回复到中全新世以前的水平。自然因素和人类活动因素等对生态环境的影响,均会导致植被变化,成倍放大1δ3C值,特别是人类活动对自然生态的影响更为严重。     

黄土高原地区植被覆盖时空演变对气候的响应

利用GIMSS/NDVI数据对黄土高原地区1982—2003年期间植被覆盖变化的研究表明:黄土高原地区植被覆盖整体呈现增加趋势,并存在明显的空间差异.植被覆盖改善区域主要分布在河套平原、鄂尔多斯高原、兰州北部等黄土高原的北部地区,而退化区从西峰、延安向东到离石、临汾以至太原以西呈条带状分布.值得关注的是虽然20世纪80年代植被覆盖增加趋势明显,但90年代中期以来植被覆盖退化趋势非常显著.降水是影响黄土高原地区植被覆盖变化的重要因素,月降水量小于40—60mm期间,植被NDVI和降水量呈线性关系,但当月降水超过60mm之后,植被NDVI不再有明显的增长趋势.     

2001-2014年黄土高原植被覆盖对干旱条件的响应分析

目的 研究黄土高原地区植被覆盖的未来趋势以及干旱情况对其影响.方法 基于2001-2014年MODIS-NDVI数据以及气象站点月值数据,采用趋势分析、Hurst指数及SPEI标准降水蒸散指数等方法分析植被覆盖时空变化特征.结果 2001-2014年黄土高原地区植被覆盖呈波动增加趋势;在空间上,黄土高原植被覆盖呈增长和下降趋势的面积分别占85.15%和14.85%;黄土高原植被覆盖变化的同向特征稍强于反向特征;SPEI与植被覆盖二者出现了较为统一的突变点,且对植被覆盖的影响具有较统一的滞后性.结论 黄土高原植被覆盖整体表现为上升趋势,降水与气温是影响黄土高原植被覆盖的主要因素.     

黄土高原不同地貌类型区全新世植被变化研究

总结了24个具有年代控制的全新世剖面的孢粉记录后,得出以下主要认识:一是孢粉资料揭示出黄土高原不同地貌类型的全新世植被类型存在差异,在基岩山地和河谷地带全新世曾发育有森林植被,而黄土塬面上和黄土/沙漠过渡地带全新世植被以草原为主,未见森林植被.二是考虑到年代误差范围,尽管黄土高原不同地貌单元的全新世植被类型不同,但植被变化反映的环境演化格局基本一致,即早全新世黄土高原气候较干燥,中全新世气候温暖湿润,晚全新世气候又开始变干.     

黄土高原极端降水变化及其对植被覆盖度影响

全球变暖背景下,黄土高原极端降水事件频发,对社会经济及植被生态产生了重要影响,研究黄土高原极端降水变化特征及其对植被覆盖度(fractional vegetation cover, FVC)影响,可为生态环境保护和区域可持续发展提供科学支撑。基于2000—2020年黄土高原64个气象站点逐日降水数据和MODIS NDVI数据,采用趋势分析、相关分析等方法,分析了黄土高原地区极端降水和FVC时空变化特征及极端降水对FVC的影响。结果表明：2000—2020年黄土高原地区总降水量P_RCPTOT、中雨日数R_10mm、大雨日数R_20mm、强降水日数R_25mm和降水强度S_DII均呈显著上升趋势(P<0.05),区域西部和北部强降水总体增加,但区域南部呈干旱化。2000—2020年黄土高原FVC总体呈显著上升趋势(P<0.05),集中分布在区域中东部,占区域总面积的32.00%;显著下降趋势主要分布在南部少部分地区,仅占区域总面积的4.91%。2000—2020年黄土高原地区F...     

伶仃洋ZK19孔全新统有机物δ~(13)C和C/N值特征及东亚季风演变记录

为了深入探讨珠江河口区全新世东亚季风演变历史,对珠江口伶仃洋海区ZK19孔全新统开展年代学、有机碳同位素等地球化学多指标的研究。年代测试结果分析显示:钻孔早、晚全新世沉积完整,缺失高海平面期的中全新世沉积,研究认为该地层缺失是因水下侵蚀导致。钻孔δ~(13)C和C/N值分析结果表明,早全新世沉积物中偏负的δ~(13)C值和逐渐增大的C/N值,指示早全新世东亚强夏季风不断增强,不断增强的降水使钻孔区含较多的陆源有机质;而晚全新世逐渐偏正的δ~(13)C值和变小的C/N值表明,东亚夏季风不断减弱,降水量逐渐减小,陆源有机质输入逐渐减少,但这些指标在1.5 cal ka BP开始受人类活动影响,近500年来影响较显著。早、晚全新世东亚夏季风变化趋势主要与岁差相关的北半球日照量相关,而在东亚夏季风整体变化趋势下,还存在千年-百年尺度的气候波动周期,与太阳活动强度和周期的相对应。     

全新世大暖期气候环境特征及其机制的再认识

综合论述了全新世大暖期环境的主要特征：降水量增加,气温上升,植被带北移西迁;肯定了大暖期中存在的低温干旱事件,大暖期也不是持续稳定的温暖湿润期．根据太阳“C丰度与中国西部祁连山敦德冰芯δ^18O、德国南部Ammersee深海平原δ^18O的对比,显示全新世气候的变化可能同太阳活动有密切关系;用REDFIT35对大气剩余^14C与EIK湖泊沉积记录作频率对比分析显示,试图证明在9～3ka B．P．期间气候变化存在千年尺度周期波动的可能性．     

黄土高原西缘末次盛冰期以来古气候演化的有机碳同位素记录

综合CaCO3含量、碳酸盐碳、氧同位素资料，并结合研究区的区域特征，对兰州红咀寺剖面有机碳同位素气候指示意义进行了研究．结果表明，在黄土高原西缘，有机碳同位素δ^13Corg波动反映C3／C4植物比例改变，指示温度变化．δ^13Corg值偏正时，表明C4植物含量较大，反映温度较高．有机碳同位素和CaCO3含量、碳酸盐碳、氧同位素共同揭示了兰州地区末次盛冰期气候较全新世明显偏低，在11．5kaBP，13．9kaBP存在两次明显的降温；进人全新世以后，兰州气候开始逐渐变暖，但仍存在8．8kaBP、5．0kaBP和3．2kaBP的三次突然升温以及8．0kaBP、6．8kaBP和5．3kaBP的降温事件，说明了兰州地区气候变化的复杂性和不稳定性．     

青藏高原东北部不同地理单元全新世湖泊演化与模拟

选择青藏高原东北部地区3个典型湖泊:猪野泽(干旱区)、青海湖(高原区)、小柴达木湖(柴达木盆地)为研究对象,基于流域能量与水量平衡模型,利用古岸堤高程和年代学证据重建古湖泊面积、古降水量与古径流量,运用虚拟湖泊能量与水量平衡模型连续模拟全新世湖泊演化过程,结合古气候代用指标分析湖泊演化与气候变化的驱动机制.结果表明, 3个典型湖泊重建结果与模拟结果较为一致;猪野泽中全新世湖泊水位变化主要受降水因素影响,晚全新世湖泊水位变化主要受控于蒸发因素;青海湖全新世湖泊水位变化主要受季风降水影响;小柴达木湖全新世湖泊水位变化幅度小,中全新世湖泊水位变化主要受西风影响,晚全新世湖泊水位主要受控于蒸发因素.     

石笋碳同位素在古环境研究中的应用

在同位素平衡条件下洞穴上覆不同植被类型对石笋碳同位素组成影响最大,可以用石笋δ~(13)C记录重建C4/C3植被变化。C4较C3植被在暖干气候条件下更具生长优势,而一些研究中石笋δ~(13)C值偏正记录的C4/C3植被高比值与冷干气候条件相对应,似乎有待商榷。石笋δ~(13)C记录会滞后于δ18O记录,并且这种滞后有可能在记录冷事件方面表现更明显。非平衡分馏条件下的非生物因素会和生物因素叠加在一起影响石笋碳同位素组成变化,故在用石笋δ~(13)C记录解释气候变化之前,一定要先准确地识别出非生物因素。未来石笋碳在古环境中的应用还需借助模型定量化评估影响石笋碳同位素组成因素为突破点。     

青藏高原东北缘古降水重建与人类活动

青藏高原东北缘的自然环境对全球变化响应敏感,重建全新世中晚期的降水对过去全球变化研究具有意义.本文利用现代表土孢粉、化石孢粉和现代气候数据,采用GIS和现代类比法,重建了全新世中晚期百年分辨率的降水序列,并探讨了其与人类活动的关系.重建结果表明:6.3~5kaBP为典型湿润期,降水充沛,并在6.09kaBP达到最大值465mm,比现代降水量高约210mm;5~3.9kaBP为亚湿润期,平均降水量比现代高约65mm,但整体降水量在波动中下降;3.9~2.9kaBP为波动期,降水量急剧下降,较前一阶段减少约79mm;2.9kaBP以来降水量较为稳定,平均降水量与现代相当;其中有6个干湿事件,湿事件为6kaBP、4.1kaBP、1.6kaBP,干事件为4.9kaBP、3.8kaBP、2.8kaBP.降水量变化与植被覆盖和史前文化变迁关系密切.     

极端天气事件下广州市大气降水δ18O的变化特征研究

根据广州市2004年5月—2005年6月和2007年4月—2008年6月大气降水中δ18O含量及气象数据,分析了广州市大气降水δ18O对极端天气事件的反映.结果表明:研究期间广州市的大气降水δ18O都落在世界降水δ18O的变化范围之内,夏季低冬季高;2004年由于夏季风爆发偏晚且活动位置偏南等因素致使广州降水δ18O与气温正相关;2005年夏季风爆发晚,高纬冷空气偏强,前汛期华南成强降水中心,广州5、6月降水中δ18O偏低;2008年1月华南地区严重的冰灾期间大气降水δ18O波动剧烈,"负温度"效应和降水量效应更加明显;热带气旋使广州市降水δ18O普遍偏低.     

中国西部地区水-热综合环境因素对植物碳同位素组成的影响

通过对中国西部地区新疆、柴达木盆地、甘肃、西藏等地148种植物叶片稳定碳同位素组成分析,讨论了其与环境因子之间的关系.结果表明中国西部地区优势建群种δ13C为10.5‰～32.6‰,主要以C3植物为主,少量C4植物.C3植物的δ13C为22.8‰～32.6‰,平均为26.9‰;C4植物的δ13C为10.5‰～15.8‰,平均为13.1‰.在生长季节,C3植物的δ13C受降水量、湿度的影响较大,随降水量减少,δ13C逐渐偏重,随相对湿度增加,δ13C逐渐偏轻.温度对植物碳同位素组成的影响较为复杂,年均温度在0～4 C时植物碳同位素组成最轻,而随温度从4 C升高、从0 C降低时,植物碳同位素组成均呈现偏重的趋势.中国西部地区植物碳同位素组成受多种因素同时作用,植物生长期降水量和温度对植物碳同位素组成影响较大.     

陇东黄土高原董志塬区地下水水化学特征与~(14)C年龄

研究陇东黄土高原董志塬区第四系地下水与马莲河沿岸地下水、地表水水化学离子分布、氢氧同位素特征与~(14)C年龄,了解董志塬区第四系地下水的水文地球演化规律与地下水补给来源.结果表明,董志塬第四系地下水总体矿化度较低,水质较好,主要由HCO_3-Ca型过渡到HCO_3-Ca-Na型水.水岩作用不强烈,受到阳离子交换反应和同离子效应影响,受蒸发浓缩作用的影响不大.董志塬地下水的δ~2H和δ~(18)O值在大气降水线下方且相对较贫,与现代大气降水多年加权平均特征值差异较大,说明地下水中存在有湿冷时期的古水补给成分,且来自现代大气降水补给的成分微乎其微.马莲河中下游地表水接受董志塬地下水泄流补给,马莲河源头处主要接受大气降水补给.~(14)C同位素的研究表明,董志塬深层地下水年龄在上千至上万年,结合氢氧同位素特征,认为董志塬区地下水中存在有晚更新世末期与全新世湿润时期的古降水成分.     

山地新城降水时空演变规律分析——以重庆市渝北区为例

【目的】以重庆市渝北区为例探讨山地新开发地区的降水时空演变规律。【方法】运用线性回归法、Mann-Kendall法、小波分析法和反距离加权法分析了渝北区1979—2019年的降水时空演变规律。【结果】1) 渝北区年降水量倾向率为3.65 mm·a-1, 1979—1996年降水量变化平缓,1996—2014年降水量出现多个波谷和波峰,2014年后降水量又呈上升趋势。2) 降水量在春、秋季呈上升趋势,在夏季呈缓慢下降趋势,在冬季变幅不大;降水量在丰、枯水期呈上升趋势,且降水量上升趋势在丰水期强于在枯水期。3) 全年、丰水期降水天数起伏变化小,暴雨和大雨发生天数增加。4) 在22 a特征时间尺度上,降水量经历3个丰-枯转换期;在13 a特征时间尺度上,降水量经历4.5个周期的丰-枯变化。5) 年降水量在空间分布上呈西南向东北、东南部递增趋势,与春、冬季降水量空间分布规律相似;夏季降水量空间分布呈中心高值区域向四周递减趋势;全年降水以中雨为主,中雨天数的空间分布规律与年降水量的相似,而大、暴雨天数的空间分布与夏季降水量的相似。【结论】渝北区年降水量呈明显上升趋势,丰水期对降水的影响明显大于枯水期,今后由降水引发的城市积水事件可能增加;年降水量和中雨天数的最大值出现在该区东南部,大、暴雨天数的最大值出现在该区中部。     

6kaBP中东亚气候对植被变化的响应

选取PMIP2计划中ECBilt-CLIO-VECODE模式的结果,对比中全新世(6 kaBP)气候对于现代气候的变化,探讨了植被在中全新世气候变化中的意义.中东亚干旱区受西风环流影响,而东亚地区6 kaBP季风深入,不同大气环流的影响导致两区域大尺度气候特征差异大,同时该时期植被的变化增强了气候系统对轨道参数变化的响应:一系列气候要素对植被的动态响应导致气温、降水都因植被反馈而发生较大变化,但是该模式的结果存在低估6 kaBP升温幅度的缺陷,尤其是对冬季温度的模拟;即使耦合植被后有所改善,但对6 kaBP气候变化的驱动因子及其相互关系的研究仍需深入,同时对局地气候变化的物理机制还需改进.     

16ka以来青海湖沉积物有机碳同位素的变化特征及其影响因素

结合有机碳、氮和粒度资料,对16 ka以来青海湖沉积物有机δ13C的波动特征及其影响因素进行了研究.结果表明:近16 ka以来青海湖沉积物有机δ 13C的变化经历了7个阶段,不同的古气候环境因素对不同阶段有机δ13C的影响程度不同.14.3 ka以前、4～2.1 ka期间,青海湖沉积物δ13C主要受控于大气CO2浓度的变化;14.3～10.4 ka期间,大量冰融水入湖造成的湖水硬度的减小是有机δ13C相对偏正的原因,而其间两次明显的偏负同博令(Bolling)和阿勒罗得(Allerod)暖期输入湖泊的G3植物有关;10.4～4 ka和2.1～0 ka期间,温度和降水引起的C4和C3植物生长的相对多少成为有机δ13C变化的主要影响因素.另外,2.1～0 ka期间各项指标的剧烈频繁波动可能同近代人类活动有关.     

中全新世（5400aBP）亚洲季风气候季节性与年际变率的南海珊瑚氧同位素记录

对现代珊瑚的氧同位素组成的季节与年际变化研究业已表明,海南岛东岸现代珊瑚氧同位素组成在冬季主要受表层海温控制,而在夏季则主要受夏季风降水决定的表层海水盐度影响.基于这一联系,本研究在高精度铀系测年基础上对中全新世滨珊瑚40a的同位素分析结果表明,5400a前的全新世中期滨珊瑚的δ18O值相对于现代升高了0.613‰(相当于11%),指示着海水δ18O值和盐度相对于现代的升高程度,可能主要与南海和太平洋水体交换强度增加所导致的盐度增大有关;结果同时显示,δ18O值的季节性幅度相对于现代增加了0.535‰(相当于33%),可能主要由冬季海水δ18O值升高引起,这一变化也与中全新世日照相对于现代的季节幅度增加相一致,分析认为日照增加引起的蒸发量增加和太平洋海水交换加强可能是根本原因.重建的冬夏季风代用指标的结果显示,中全新世冬夏季风的年际变率相对于现代都有所增加;谱分析结果揭示出冬季风年代尺度波动和夏季风约3a周期的存在,这些周期仍位于ENSO对季节变化的周期之内.     

基于CLM模型的植被覆盖变化对黄土高原气温和降水的影响研究

黄土高原位于我国第二阶梯,地理环境复杂,生态环境脆弱。本文结合GIMMS/NDVI遥感数据与气象站点观测资料开展诊断分析研究,并将其与模型模拟试验相结合,通过这种方法来研究黄土高原地区植被覆盖与气温和降水之间的作用关系。研究结果表明,黄土高原地区的NDVI、气温和降水量均具有明显的季节变化特征;1982—2006年,区域滑动平均NDVI、气温和降水的线性变化斜率分别为5E-04/10a、0.061℃/10a和-0.492mm/10a;研究区域内NDVI与气温和降水的同期滑动平均相关系数分别为0.459和-0.23,且均存在较明显的空间差异。应用CLM陆面过程模型的模拟结果表明,植被覆盖增加后,植被覆盖发生变化地区的净短波辐射有所增加,净长波辐射有所减少,导致地表吸收净辐射有增加趋势;研究区域内的感热通量和潜热通量均有所增加,且潜热通量的增加更为明显,这可能对植被覆盖增加后气温的降低产生一定影响;研究区域内的土壤含水量和地表蒸散均呈增加变化,这可能导致降水增加。但是,植被覆盖增加对区域气温降低和降水增加的影响作用有限。     

Application of C5—C13 light hydrocarbons in depositional environment diagnosis

Based on the geological background and Gammacerane/C31H（S ＋ R） ratios, source rock depositional environments of the studied oil samples （194） from 13 oilfields were classified into three groups according to salinity： saline-lacustrine facies, fresh to brackish lacustrine facies （including limnetic facies）, and semi-saline to saline facies （including marine facies of the Tarim Basin）. C5-C13 compound groups in the crude oils were separated by GC, and about 286 compounds were qualitatively analyzed. The geochemical application of the C6- C13 compound groups and their ratios between each group with individual carbon number was investigated. Our studies show that （1） C6-C13 compound groups and their ratios in the crude oils could serve as new reliable parameters for oil-oil correlation because the C6- C13 light fractions are the major oil component, especially in light oil or condensate, in which they account for almost 90% of the whole oil; （2） the compound groups of C7 light hydrocarbons in oils derived from different depositional environments with different salinity have different characteristics; （3） C6-C13 compound groups and ratios may be affected by other factors such as maturity, but they are mainly controlled by salinity of depositional waters.