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.     

阿拉善高原中全新世干旱事件的湖泊记录研究

中国国内普遍流行的观点认为, 中国中全新世是一个夏季风盛行的温暖湿润时期, 称作全新世“最宜期”或“大暖期”. 内蒙古西部阿拉善高原的湖泊沉积和湖泊地貌则显示了一种相反的状况, 这一区域中全新世气候干旱, 黑河的终闾湖泊居延泽、石羊河的终闾湖泊潴野泽和腾格里沙漠东缘的头道湖均经历了湖泊缩小或干涸过程, 时代为距今7000 ~ 5000日历年. 潴野泽高分辨率(50年)的孢粉记录显示, 季风边缘区的石羊河流域, 特别是祁连山地的植被发生显著衰退, 降水减少. 中全新世的干旱事件存在于现代夏季风边缘区的较大范围, 包括阿拉善高原、鄂尔多斯高原、内蒙古高原中东部, 甚至黄土高原南部, 指示了东亚夏季风在全新世期间的一次大衰退. 中全新世东亚夏季风衰退期间气候寒冷, 这在青藏高原及其周边山地尤为明显.     

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.     

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。     

晚更新世以来塔克拉玛干沙漠中部地区的环境演变

选取塔克拉玛干沙漠中西部南-北大断面为考察路线,综合运用第四纪地质学、地貌学等学科的研究方法,对9个河流-湖泊(及静水)-风沙沉积地层的古环境特征进行了解析和探讨.目前这些剖面都处于风沙环境,但保存的古河流沉积和湖泊(静水)沉积暗示这些区域都曾是河流所到之处或较长时间被水体淹没.通过光释光测年方法对河流和湖泊的起始时间进行了界定;选取颜色、粒度和磁化率等代用指标明确古环境意义.古环境代用指标值与野外沉积相的判断结果基本一致,河流和风沙沉积的粒度较湖相沉积为粗,磁化率总体较低,湖相沉积的碳酸钙含量较高.研究区河流和湖相沉积的持续时间说明,塔克拉玛干沙漠自晚更新世以来至少经历过3个相对比较湿润的时段,即约70～50 ka、末次冰期冰消期(约17～11 ka)和全新世晚期(约5～2 ka).对比分析表明,塔克拉玛干沙漠的古环境演变过程和机制与中国北方地区其他沙漠、沙地存在显著区别.     

科学通报2004年第49卷总目次

专题: 中东亚干旱区全新世环境变化1(1) 阿拉善高原中全新世干旱事件的湖泊记录研究 陈发虎等10(1) 青海湖沉积岩芯记录的青藏高原东北部过去 800 年以来 的降水变化 张家武等15(1) 石羊河流域现代孢粉传播研究 朱 艳等22(1) 1000 年以来巴丹吉林沙漠地下水补给与气候变化的包气 带地球化学记录 马金珠等27(1) 蒙古北部 Gun Nuur 湖记录的全新世气候突发事件 汪卫国等点评203(3) 后基因组时代的病毒研究 吴家睿715(8) 新元古代超大陆构型中华南的位…     

孢粉记录的新疆巴里坤湖16.7 cal ka BP 以来的植被与环境

 通过对新疆巴里坤湖的地层剖面进行的精确定年和孢粉分析, 结合现代表土孢粉数据, 重建了该地区16.7 cal ka BP 以来的植被和环境演化历史. 结果表明, 在末次冰消期及早全新世 (16.7~7.9 cal ka BP)研究区以荒漠植被为主, A/C 值所指示的有效湿度明显偏低, 气候干旱. 其中在16.7~8.9 cal ka BP 期间, 气候环境最为恶劣; 8.9~7.9 cal ka BP 为气候环境逐渐改善的过渡期. 研究区在中全新世(7.9~4.3 cal ka BP)为荒漠草原/草原, 有效湿度明显升高, 气候环境相对最为适宜, 湖泊周围高地可能有片状的桦木林地出现. 在4.3~3.8 cal ka BP 这一短暂时期, 研究区植被由荒漠草原/草原迅速转变为荒漠, 有效湿度显著降低, 可能是一次百年尺度的干旱气候事件. 研究区在晚全新世(3.8~0.53 cal ka BP)呈现出典型的荒漠草原/草原草甸景观, 有效湿度相对较高, 气候环境相对较为适宜; 0.53 cal ka BP 以来, 呈现荒漠植被景观. 区域对比显示, 该地区16.7 cal ka BP以来的气候环境演化特征与东亚季风影响区有着明显的差异, 在末次冰消期-早全新世气候干旱, 中全新世-晚全新世气候相对湿润.     

南沙海区末次冰期以来黑碳的沉积记录

位于南沙海区的１７９６２柱状样提供了约 ３０ ｋａ以来的沉积记录．从中提取的反映火灾历史的黑碳数据揭示出在冰期,特别是在 １８ ｋａＢＰ前后的盛冰期,黑碳含量和堆积速率波动较大,而全新世则相对稳定得多．黑碳稳定同位素组成表明,从冰期到全新世,其燃烧的前身物主要是以Ｃ４植物为主的草本植物．南海南部周围地区以草本植物为主的亚高山、高山植被带是可能的黑碳来源区．冰期与全新世该地区垂直植被带的变化导致了黑碳沉积特点的变化．     

花粉揭示的青藏高原西南部塔若错全新世以来植被与气候变化

利用活塞采样器在位于青藏高原西南部塔若错60 m水深处获得3.1 m沉积岩芯.通过AMS14C测年、花粉、粒度和无机碳分析,恢复了青藏高原西南部全新世以来的植被和气候变化.结果显示,全新世初期(10200~8900 cal a BP),植被由高寒草原向高寒草甸转换,气候由冷干向暖湿发展;全新世早期(8900~7400 cal a BP),植被由高寒草甸到高寒草原的转换,气候相对干旱,但偏暖;全新世中期(7400~3300 cal a BP),植被从高寒草原向高寒草甸或草甸化草原转换,气候以冷湿为主;全新世晚期(3300 cal a BP至今),植被逐渐被高寒草原取代,气候变得寒冷干旱.塔若错全新世早期和中晚期的特征气候事件表明,该地区明显受到西风区环境变化的影响,而在全新世中期更多受印度季风环流控制.尤其是中晚全新世塔若错的湖泊沉积环境记录对于进一步阐述西风/季风在该地区的影响程度具有非常重要的意义.     

末次冰期以来全球陆地植被中C3/C4植物相对丰度时空变化基本特征及其可能的驱动机制

末次冰期以来的陆地植被中C3/C4植物相对丰度变化的主要驱动因素曾被广泛的争论,尽管越来越多的研究者认同气候因素,而不是大气CO2浓度,是最主要的驱动因素.但对于某一具体的研究区域而言,温度还是降水是最主要的驱动因素,仍存在不同的认识.由于具体的研究区域,温度和降水的变幅相对有限,且经常协同变化,因此从更广阔的空间尺度来对有关研究结果进行总结,或许可获得更清晰的认识.对全球末次冰期以来的C3/C4植物相对丰度变化记录进行梳理,发现其存在明显的规律性,即:除地中海式气候地区外;在高纬度地区,末次冰期以来,均以C3植物占绝对优势;在中纬度地区,末次冰期至全新世,C4植物相对丰度上升;而低纬度地区,末次冰期至全新世,C4植物相对丰度下降.结合现代过程研究结果,探讨了末次冰期以来陆地植被C3/C4植物相对丰度变化的驱动机制,认为在末次冰期以来的大气CO2浓度背景下,温度是C3/C4植物相对丰度的首要控制因素,温度条件满足之后,则水分条件成为主要控制因素.这些认识对于将来获得的更高分辨率的过去C3/C4植物相对丰度记录的气候环境信息解译,以及在可靠的温度和大气CO2浓度背景条件下,理解更长时间尺度的C3/C4植物相对丰度变化的驱动机制,均具有一定的意义.     

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.     

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.     

晚冰期大兴安岭植被气候变化的气孔器记录

月亮湖末次盛冰期到早全新世湖泊沉积物气孔器分析的结果,揭示了大兴安岭地区以落叶松为主的针叶树演化历史:15.0 cal ka BP之前研究地点周围没有针叶树生长;15.0~12.8 cal ka BP开始到达研究区,在植被中所占比例逐渐升高;12.8~11.8 cal ka BP所占比例达到峰值,11.8~10.8 cal ka BP针叶树成分退缩.大兴安岭地区晚冰期的森林群落演化与东亚季风区不同纬度区域的植被演替具有可比性.气孔器和花粉记录揭示的植被演化阶段在时间上与欧洲地区Meiendorf间冰段、Oldest Dryas冷事件、B?lling-Aller?d暖期、Younger Dryas冷期以及早全新世温暖湿润期较为一致,温度变化是控制植被变化的主要因素.研究区的植被演替响应了全球冰量控制的北半球温度变化,揭示了东亚中纬度地区与北大西洋地区晚冰期快速气候变化的同步性.     

晚古生代大冰期碳-水循环回顾与展望

晚古生代大冰期(360～260 Ma)是地球上自动植物繁盛以来持续时间最长的冰期事件,记录了陆地自有高等植被和复杂陆地生态系统以来,唯一的一次从“冰室气候”向“温室气候”的转变.针对晚古生代大冰期的研究大多聚焦于全球碳循环以及冰川性海平面变化等方面,对大冰期的水循环研究相对较少,并且其主要基于气候模拟研究结果.随着单颗粒锆石精确测年技术的应用,高精度的综合地层框架使得冈瓦纳中高纬度地区冰川消长与低纬度地区沉积记录、生物多样性与演化及各种全球地球化学记录建立时序关系,为研究地球循环系统和反馈机制提供了基础条件.目前,对晚古生代大冰期碳同位素变化趋势已有较好认识,存在3次显著的碳同位素正漂事件,依次为杜内中期、巴什基尔早期和阿瑟尔早期,并且在时间上与冈瓦纳大陆识别的3次冰川高峰吻合.在宾夕法尼亚亚纪卡西莫夫末期发生了一次短暂的碳同位素负漂事件,引起显著的全球变暖和海洋缺氧.冰川体积与古热带区域气候动态在天文轨道周期尺度至1～8个百万年的冰期-间冰期时间尺度上都具有耦合关系.在各种时间尺度上,晚古生代大冰期地球表层系统各个圈层之间的反馈过程都非常复杂.因此,今后需在高精度综合地层框架下,开展...     

新疆地区全新世植被演替与气候环境演变

综述了近20年来新疆地区全新世高分辨率的孢粉记录,通过时间序列和空间格局的对比,初步认识了新疆地区全新世气候环境的变化特征与荒漠植被格局的演变规律.早全新世气候温暖干旱,北疆地区出现荒漠植被,南疆地区发育荒漠草原和荒漠植被,但荒漠植被在不同区域出现和持续的时间有差异.中全新世气候环境逐渐改善,北疆地区植被由荒漠类型向荒漠草原和草原转变,南疆地区仍以荒漠、荒漠草原为主.晚全新世气候环境趋向干旱化方向发展,北疆地区以荒漠草原和草甸草原占优势,但是旱生成分明显增加,南疆地区覆盖荒漠植被.新疆不同区域全新世植被演替具有一定的可比性,也存在差异性,而研究地点的地理位置、地形地貌、海拔、天山山脉的阻挡和西风环流的演化等因素可能是导致这种差异的原因.     

触发和驱动第四纪冰期的机制是什么?

晚新生代地球环境演化的重要事件包括冰期气候和人类起源等,其中,冰期及其旋回问题受到广泛关注,但迄今没有被广泛接受的理论解释.地球构造活动诱发的地表风化强度和大洋环流变化,改变了大气CO_2含量和地表热量传输过程,其与地球运动轨道变化调制的太阳辐射量变化周期,包括地球轨道偏心率、黄赤夹角和岁差等,共同驱动了第四纪大冰期降临及旋回变化.其中,太阳辐射量变化起主导作用.在包括海陆配置、大气CO_2、洋流变化、岩石风化等达到临界点的背景下,太阳辐射量变化驱动着第四纪冰期气候旋回变化.在晚上新世,由于地表化学风化加强、深海沉积埋藏碳增多,使得大气中CO_2含量减少,温室气体效应减弱;加上高纬地区接受太阳辐射量降到临界值,高纬地区冰川发育并形成强大的反馈机制,北半球冰期来临并在之后发生了中更新世冰期气候转型.在上新世-更新世的古气候变化中,存在~400,100,41和23ka等周期,这是太阳辐射量变化驱动的结果;其中,大气CO_2和冰冻圈反馈起到重要的放大作用.近200年以来,人类急剧向大气中排放CO_2气体,增强了温室气体效应,可能改变冰期气候的趋向.     

黄土高原六盘山天池记录的中晚全新世高分辨率气候变化及其意义

位于我国东南部典型季风区与西北内陆干旱区之间过渡区的黄土高原中西部缺乏中晚全新世以来的高分辨率气候记录. 通过对黄土高原发现的六盘山天池湖泊沉积物进行孢粉、磁化率、沉积物色度指标分析, 结合陆源植物残体的高精度AMS 测年控制, 获得了中晚全新世 6200 年来的高分辨率气候变化记录. 初步的结果表明, 该区域和季风区石笋为代表的大的气候框架记录比较一致, 但在气候事件上提供了更为翔实丰富的信息.     

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     

水洞沟遗址沉积-地貌演化与古人类生存环境

宁夏水洞沟遗址是中国北方具有特殊学术意义的旧石器时代晚期遗址, 该遗址剖面是中国宁夏-内蒙干旱区晚更新世-全新世具有代表性的标准地层, 它蕴含古人类活动遗存, 保存丰富的孢粉和脊椎动物化石记录, 建议将该遗址晚更新世剖面定为“水洞沟组”标准剖面. 旧石器时代古人类在水洞沟地区活动的年代为30~24 ka BP, 属MIS3阶段晚期. 当时气候较现今温暖湿润, 植被为阔叶疏林草原, 食草动物繁盛; 水洞沟小河已经形成. 由于降水较多, 沿河形成一些积水洼地, 水草丰盛, 环境条件适于古人类狩猎和栖息. 新石器时代古人类在此活动年代为9~5 ka BP, 环境条件与MIS3阶段时大致相同, 适于古人类生存. 由于尚未发现未次冰期冰盛期古人类生存的证据, 推测气候进入盛冰期时, 人类一度离开本区, 说明气候环境变化对人类活动具有重要的影响和制约作用.     

青海湖16 ka以来的花粉记录及其古气候古环境演化

青海湖16ka以来的孢粉记录显示：15.2ka以前，青海湖地区的气候寒冷干燥，进入晚冰期的所候特点为凉偏干-温凉偏湿，冷暖波动频繁，但幅度不大。13.4-13,12-11.6和11-10.4kaBP之间的冷颤动分别相当于老仙女木、中仙女木和新仙女木事件，13-12和11.6-11kaBP之间的暖期则分别对应于博令和阿勒罗得暖期。新仙女木事件后的升温具有突变性的特点，气候由温暖偏干变为暖湿。8.2kaBP左右的冷事件明显，为全新世降温幅度最大的一次，全新世大暖期鼎盛期为6.7kaBP左右。2.1kaBP以来，青海湖地区的气候开始向冷干方向发展，并一直持续至今。孢粉浓度和花粉组合所反映的青海湖晚冰期以来的气候演化同全球性的气候事件具有很好的可比性。