末次间冰期黄土高原粉尘事件及其与北大西洋寒冷事件的对比

通过对我国黄土高原２个末次间冰期剖面的石英粒度分析,发现的这一时段由粗粒含量增加所指示的重复粉尘堆积事件有九次：ＤＥ１（７０－７１ｋａ）、ＤＥ２（７４．５－７５ｋａ）、ＤＥ３（８１．３－８３ｋａ）、ＤＥ４（９０－９１）ｋａ）、ＤＥ５（１０１－１０２ｋａ）、ＤＥ６（１０６－１０７．７ｋｇ）、ＤＥ７（１１０ｋｇ）、ＤＥ８（１１３．５－１１５ｋａ）、ＤＥ９（１１９－１２１．６ｋａ）并且和东北大西洋Ｖ２９     

青藏高原东部末次间冰期气候不稳定性分析

根据青藏高原东部若尔盖盆地ＲＭ孔１９－３２ｍ段的湖相有机质的ＴＯＣ,ＨＩ和δ＾１３Ｃ值的分析结果,结合＾１４Ｃ测年及Ｂｌａｋｅ事件所处的位置,认为本段可与ＭＩＳ５相当。     

末次间冰期-末次冰期转换时期斋堂黄土记录中的气候回返事件

在末次间冰期－末次冰期转换时期全球范围内普遍出现了一次气候回返事件,这次事件与Ｙｏｕｎｇｅｒ ｄｒｙａｓ事件呈“镜象”式对应关系,是全球气候系统从间冰期向冰期转换过程中的暖性反弹。在北京斋堂黄土记录中,这一回返事件有突出表现,且对应于一条弱发育的古土壤条带,因而具有古气候学和地层学的双重意义,表明这一事件的发生与冬夏季风变化和大气粉尘、水消气 波动有成因上的关联,对于这一事件的深入研究,将为揭示Ｙ     

塬堡黄土剖面末次间冰期古土壤有机质碳同位素记录的夏季风演化历史

对黄土高原西部地区甘肃临夏塬堡剖面的末次间冰期古土壤有机质碳同位素分析发现，该地区在末次间冰期经历了5次夏季风增强事件，这些事件在古土壤地层、孢粉记录、磁化率以及古土壤有机质碳同位素组成上都有相应的反映。当夏季风增强时，有机质的δ^13C值和磁化率都相应增大。由于夏季风的增强引起当时地表植被类型发生变化，导致古土壤中有机质δ^13C值发生变化，故古土壤中有机质碳同位素组成是记录夏季风变化的良好指标。在这5次夏季风增强事件当中，第1，2，5次夏季风是以较平滑的方式到达其极盛期的，而第3，4次则是在到达极盛期之前经历了一个较小的寒冷事件。这5个夏季风增强事件的形成机制并非都是一样的，这说明了影响全球气候变化系统各种因素的复杂性。     

新疆伊犁地区末次冰期气候的不稳定性

常年受西风控制的新疆伊犁地区厚约２０ ｍ的黄土剖面中记录有丰富的末次冰期气候变化信息．剖面粒度分析表明,与极地和北大西洋地区类似,末次冰期该区气候具有高度不稳定性．与寒冷的Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件相对应,伊犁地区黄土沉积中小于１０μｍ颗粒含量减少,表明西风风力增强;而相对温暖的间冰阶,小于１０ μｍ颗粒含量增加,标志着西风风力减弱．由此可见,末次冰期气候的不稳定性可能具有全球意义．     

末次间冰期5e亚阶段夏季风快速变化的环境岩石磁学研究

末次间冰期古土壤和黄土百年－千年尺度系统的环境岩石磁学研究表明,亚洲夏季风在相当深海氧同位素５ｅ亚阶段曾有过急剧的波动,表现为３峰２谷,峰谷延续时间约为１￣２ｋａ,其中中央年龄在约１２０．５ｋａ的谷４最醒目,指示夏季风的减弱几乎达到冰期的水平,反映夏季风在末次间冰期中呈不稳定性变化。     

青藏高原东北缘黄土粒度记录的末次冰期千年尺度气候变化

末次冰期以来, 北半球高纬地区气候变化是否对青藏高原地区高原季风产生影响以及高原季风本身的变化规律是仍未解决的重要科学问题. 22 m厚的青藏高原东北部合作盆地黄土-古土壤剖面高分辨率的粒度记录表明, 末次冰期以来青藏高原冬季风存在明显的可与北半球高纬地区相对比的千年尺度变化, 但对冷事件(Heinrich事件)的响应明显强于对暖事件(Dansgarrd-Oeschger事件)的响应, 表明北半球高纬地区气候对青藏高原冬季风和高空西风同样产生了深刻影响. 在万年尺度上, 高原冬季风存在两个明显不同于北半球高纬地区气候记录的变化, 一是在36 kaBP附近(H4事件)发生了一次明显的突变增强; 二是在43~36 kaBP期间, 高原冬季风显著减弱, 可能指示了高原冬季风在万年尺度上除了受到北半球高纬地区气候系统影响外, 还受到其他因子的影响.     

陇西黄土高原末次冰期有机碳同位素变化及其意义

利用陇西黄土高原西南部高分辨率(100年间隔)的塬堡黄土剖面, 讨论了末次冰期有机碳同位素变化的控制因素. 结果发现, 该区域末次冰期以来有机碳同位素变化于−22.6‰ ~ −27.5‰之间. 与黄土高原东部地区不同, 研究区末次间冰段有机碳显著偏负于早晚末次冰期, 偏负达4‰. 末次冰期有机碳同位素指示了纯C₃植物对温度、降水和大气CO2浓度变化的耦合响应. 从末次冰期间冰段到盛冰期, 降温和大气CO₂浓度减少导致有机碳同位素偏正1.5‰ ~ 2.0‰, 塬堡剖面末次冰期有机碳同位素变化主要记录了季风降水的大幅度变化, 可以用来重建古降水, 估算出间冰段降水比盛冰期偏多250~310 mm, 比早末次冰期高出100 mm. 我们的研究还发现, 塬堡黄土剖面末次冰期有机碳同位素的波动可能记录了千年尺度季风降水的快速变化. 同时, 黄土高原有机碳同位素变化相当复杂, 不能简单将有机碳同位素变化归结成C₃/C₄丰度变化而用来指示夏季风强弱.     

末次冰消期以来东亚季风快速变化的黄土记录及与格陵兰GISP2冰芯记录的对比

格陵兰冰芯[1]记录表明,末次冰消期以来北大西洋高纬地区气候曾经历了一系列百年至千年尺度的快速波动.东亚季风区也曾记录到这种变化[2],但其详细过程及其与北半球高纬地区气候变化的关系仍不清楚.为此,对黄土高原西部边缘区做了详细调查,选取具有代表性的高分辨率甘肃曹岘黄土剖面(36°33′Ｎ,104°38′Ｅ)进行了2ｃｍ连续采样分析(约70年时间间隔),以粒度和磁化率作为冬、夏季风的替代指标,对末次冰消期以来东亚季风演化进行了研究.剖面位于靖远西塬(黄土塬)顶部(黄土厚400ｍ以上),本次研究仅取其顶部54ｍ.从剖面的地貌部位看,其黄土粉尘…     

末次冰消期南海南部的普林虫低值事件

通过对中法合作“马可•波罗”航次在南海南部陆坡采集的MD 05-2894柱状样(7°2.25′N, 111°33.11′E, 水深1982 m)进行浮游有孔虫定量分析, 结果表明, 末次冰消期距今16.0~14.9 cal ka BP之间, 浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata(斜室普林虫)的丰度急剧降低至几乎为零. 这次普林虫低值事件在南海南部普遍存在, 发生时间介于17.0~14.8 cal ka BP之间, 可以作为地层划分对比的良好标志. 对浮游有孔虫表层种Globigerinoides和次表层种P.obliquiloculat的壳体进行Mg/Ca比值分析, 再造表层和次表层海水的温度, 进一步揭示末次冰消期普林虫低值事件时, 表层海水的温度变化不大, 而次表层海水的温度明显下降~2℃, 使得温跃层深度随之变浅. 这次普林虫低值事件在时间上相当于H1的气候变冷事件, 反映了南海南部热带海区上部水体垂向结构的巨大变化, 为研究末次冰消期变暖过程中的快速气候变化提供了重要依据.     

气候变化对黄土高原末次盛冰期以来的C3 /C4植物相对丰度的控制

大气CO2浓度以及气候等因素都有可能影响区域性C3/C4植物的相对丰度, 有机碳同位素能够有效反映土壤C4植物的相对丰度(或相对生物产率). 对黄土高原中部和南部5个末次盛冰期至全新世黄土-土壤序列有机碳同位素分析获得: (1) 从末次盛冰期至全新世, 黄土高原C4丰度相对增加约40%左右; (2) 无论是末次盛冰期还是全新世, C4植物在空间上都具有从西北至东南增加的趋势. 进一步对黄土高原以及内蒙古全新世土壤13Corg最大稳定值与现代气候统计分析表明, 黄土高原C4植物相对丰度与温度成正相关, 与降水成负相关, 与4月温度和降水的这种关系更加密切. 这些结果揭示: (1) 温度是导致全新世C4植物丰度增加的最主要的区域性因素, 而不是夏季风加强的结果, 相反, 夏季风加强, 即降水量的增加只可能降低C4植物冰期-间冰期增加的幅度, 在温度基本不变时C4植物丰度的降低才是夏季风增强的标志; (2) 末次盛冰期失去适合C4植物生长的温度时, 无论是CO2降低还是干旱程度的增加都不可能有效地驱使C4植物增加, 而全新世CO2浓度的上升仅仅可能是全球升温的因素之一, 似不是导致黄土高原C4植物增加的直接因素.     

末次冰盛期以来中国陆地植被净初级生产力的模拟

利用AVIM(植被与大气相互作用模式)模拟了末次冰盛期(21 ka BP)、全新世中期(6 ka BP)及现代中国陆地植被净初级生产力(NPP)的大小与分布特征, 计算了3个时期陆地植被NPP的碳总量. 研究结果表明, 冰期-间冰期尺度下的东亚夏季风的变化是影响中国陆地植被NPP变化的主要原因, 21 ka BP时期中国陆地植被NPP最小, 平均值为208 gC/m²·a, NPP碳总量为2.05 Pg/a; 6 ka BP时期NPP最大, 平均值为409 gC/m²·a, NPP碳总量为3.89 Pg/a; 现代陆地植被的NPP年平均值为355 gC/m²·a, NPP碳总量为3.33 Pg/a, 温暖湿润时期中国陆地植被的NPP比寒冷干旱时期要高. 对3个不同气候时期温度和降水与陆地植被NPP的相关性分析表明, 温度是影响21 ka BP中国陆地植被NPP的主要气候因子, 而降水是影响6 ka BP以及现代植被NPP的主要因子.     

末次冰消期冰融水事件与气候突变

末次冰消期, 巨量的冰盖从大陆和海面上消融, 导致全球平均海平面上升120~140 m. 从地质记录中至少识别出3次规模巨大的冰盖快速融化和冰融水倾泻事件, 按照发生时间先后, 分别被命名为19 ka-MWP, MWP-1A和MWP-1B事件, 其中备受关注的MWP-1A事件发生在~14.2~13.7 ka BP. 然而, 对MWP-1A事件的确切发生时间和冰融水的来源问题争议很大, 传统理论认为北大西洋淡水注入事件会引发温盐环流强度减弱, 甚至完全关闭, 因此争论的焦点在于建立合理的冰融水事件与气候突变的相互关系. 本文中总结了各类地质记录与模拟结果, 发现重大的冰融水事件并没有导致气候的大幅度变冷, 重要的气候反转期与大规模的冰融水倾泻事件之间并不一定存在因果关系. 末次冰消期的冰融水事件只是微弱地影响了大洋温盐环流的强度, 未来的研究需要重新评价淡水对气候系统的反馈作用.     

冲绳海槽末次冰消期浮游有孔虫δ 13C的宽幅低值事件

赤道太平洋上升流区是影响全球冰期-间冰期CO2循环的重要区域.为验证末次冰消期热带低纬度太平洋表层水的δ13C宽幅低值事件的影响范围,对取自冲绳海槽中部的DGKS9603孔浮游有孔虫N.dutertrei和 G。ruberδ13C记录进行了分析.该孔浮游有孔虫δ13C记录表明在20～6 kaBP（cal）期间出现明显的变轻事件,年代跨度较大,约为14 ka,最大变幅为0.4 × 10-3,最轻值出现在15.7kaBP（cal）左右,与识别于热带太平洋及其边缘海的表层水δ13C低值事件具有非常好的可比性.由于浮游有孔虫特征属种分布特征和δ18O记录没有上升流作用及河流注入加强的证据,因此该孔所记录的浮游有孔虫δ13C的宽幅低值事件很可能是受到热带太平洋末次冰消期表层水的影响所致.该事件在冲绳海槽的识别为热带太平洋低纬度海区的水体演化在影响大区域乃至全球碳循环变化过程中所发挥的重要作用提供了新的证据.     

腾格里沙漠东北缘末次冰期冰楔的首次发现及其意义

在众多的古冰缘现象研究中,冰楔假形(ice-wedge casts)因具有定量的古环境意义而倍受人们注意.自1957年裴文中在哈尔滨首次发现晚更新世古冰缘现象以来,在我国中纬度地带的华北地区、鄂尔多斯高原,以及西北地区发现了许多寒冷气候作用的冰楔假形证据.但是,迄今为止尚未见有在地处我国东西部过渡地区的腾格里沙漠发育冰楔假形的报道.近两年,我们在贺兰山地区考察时,发现了末次冰期发育的冰楔假形(图1),现报道于后.     

末次间冰期以来古里雅冰芯微粒记录与极地冰芯的对比

通过古里雅冰芯中δ18O与微粒含量的研究, 恢复了末次间冰期以来青藏高原大气粉尘和环境变化的历史. 记录显示, 青藏高原在末次间冰期时处于低粉尘值, 105 ka时高原上的粉尘浓度开始升高. 约75 ka左右进入冰期后, 微粒浓度大幅度剧增, 并在末次冰期早期(MIS 4阶段)达到了最高水平. 在末次冰盛期, 古里雅冰芯中微粒含量的增加并不显著, 与南极和格陵兰不同. 在轨道时间尺度上, 温度和北半球高纬夏季太阳辐射与微粒记录都有良好的相关性, 但也存在幅度和相位上的差异. 青藏高原及其外围山地的冰芯记录反映的是中亚粉尘源区以及粉尘传输起始阶段的变化, 而格陵兰冰芯记录反映的是粉尘最终的沉积状况, 二者的意义是不同的.     

南海北部末次冰盛期以来高分辨率黏土矿物记录及其时间序列物源区分析

南海北部MD05-2904孔末次冰盛期以来黏土矿物学的高分辨率分析表明, 伊利石(29%~ 48%)、蒙脱石(14%~45%)、绿泥石(17%~28%)和少量高岭石(6%~14%)构成了该孔的黏土矿物组合, 其时间序列变化不具冰期-间冰期的旋回特征. 物源区分析显示, MD05-2904孔的蒙脱石几乎全部都是源自吕宋岛, 全部高岭石都是源自珠江, 而伊利石和绿泥石分别由珠江和台湾岛提供. 根据同这3个主要物源区和南海表层现代沉积物中黏土矿物成分的对比, 采用伊利石结晶度的线性剥离方法, 建立了各主要物源区对南海北部陆坡黏土矿物相对贡献量的时间序列变化. 研究结果发现, 吕宋岛和台湾岛的贡献在24.1~17.5 ka BP都维持在30%~40%, 而珠江的贡献平均仅有25%; 在进入17.5~14.0 ka BP后, 吕宋岛的贡献快速降为20%~25%, 台湾岛的贡献从18 ka BP的平均25%上升至平均35%, 而珠江的贡献上升为平均40%; 在进入全新世后, 这3个主要物源区的贡献显著差异化, 吕宋岛的贡献小幅上升并维持在27%~35%, 台湾岛的贡献快速上升并维持在55%~60%, 而珠江的贡献逐渐回落至全新世中晚期的平均15%. 各物源区的黏土矿物贡献可能受黏土矿物形成、季风降雨剥蚀、洋流搬运能力、以及海平面变化等多种因素影响.     

末次冰期以来南海北部孢粉记录的植被演化及千年尺度气候事件

对南海北部大洋钻探ODP1144站(20°3.18′N, 117°25.14′E, 水深 2037 m)上部(0~31 m, 27~0 kaBP)共 180个孢粉样品进行了分析研究, 时间分辨率为150年/样. 孢粉谱的主要特征是全新世时松属花粉占优势, 末次冰期时草本植物花粉占优势, 但仍然有一定数量的热带亚热带植物花粉; 18kaBP前后热带亚热带植物花粉沉积率开始升高, 草本植物沉积率以及百分含量都开始迅速降低, 意味着此时气候开始变暖变湿润, 导致大陆甚至出露的大陆架上开始生长更多的热带亚热带植被以及温带植被, 而原来大陆架上广为发育的草地范围相应缩小, 表明冰期时南海北部出露的大陆架上除了占优势的草地, 仍然可能生长热带亚热带以及温带落叶植被. 这也进一步深化了我们之前对冰期时南海北部出露的大陆架上生长的植被的认识. 详细的对比表明, 孢粉组合的变化要早于氧同位素记录指示的海平面的变化, 表明中低纬度地区气候变暖早于高纬度极地冰盖的后退. 还讨论了孢粉组合反映的植被变化所记录的千年尺度的气候事件.     

甘肃西峰黄土-古土壤剖面的碳酸盐与有机碳的碳同位素差值(Δδ13C)的变化及其古环境意义

选取位于黄土高原中部的甘肃西峰剖面作为研究对象, 分析了该剖面末次间冰期以来土壤有机碳和全岩碳酸盐的碳同位素组成变化. 该剖面的土壤有机碳同位素组成(δ¹³C_SOM)变化范围为−23.8‰~−20.2‰, 间冰期偏高, 冰期偏低. 全岩碳酸盐的碳同位素组成(δ¹³C_TC)变化范围为−8.5‰~−3.6‰, 但总体显示出与δ¹³C_SOM值相反的变化趋势, 即δ¹³C_TC值在冰期偏高, 而在间冰期偏低. 土壤无机碳酸盐碳同位素与有机碳同位素的差值(Δδ¹³C)的变化范围为14.1‰~19.4‰, Δδ¹³C值的大小反映了源区原生碳酸盐物质在全岩碳酸盐中所占相对比例的多少. 据此, 计算了西峰剖面源区碳酸盐的贡献: 在黄土沉积阶段, Δδ¹³C值较大, 源区碳酸盐与次生碳酸盐的相对比例最高可达6:4; 而在古土壤(弱古土壤)阶段, Δδ¹³C值较小, 原生碳酸盐物质的相对比例低. 同时, 由于风尘颗粒包含了原生碳酸盐物质, 研究认为黄土沉积中的Δδ¹³C值变化指示了粉尘对黄土高原的贡献程度.     

末次间冰期以来北大西洋深层海温与青藏高原气温的千年尺度位相关系及其演变

采用代用资料研究了北大西洋深层海温和青藏高原气温自末次间冰期以来在千年尺度上的位相关系及其变化.通过对比分析和小波交叉谱分析表明,自末次间冰期以来二者同位相和反位相关系交替出现,同位相的持续时间相对较短,而反位相的持续时间较长,并且二者同位相和反位相关系的转换在间冰期比在冰期频繁,北大西洋深层海温与青藏高原气温的位相关系大体被北大西洋气温(格陵兰冰芯氧同位素)与青藏高原气温所验证.此外,北大西洋海表温度可能是北大西洋深层海温在千年尺度上影响青藏高原气温的一个重要因子.