欧亚大陆中北部末次盛冰期以来的湖泊水位变化及其古气候指示意义

湖泊水位高低通常能有效地指示湖盆内湿润条件的变化,进而反映区域有效降水（降水—蒸发）变化,成为重建第四纪古气候演变的重要指标之一。通过对苏联和蒙古国古湖泊数据库以及中国晚第四纪古湖泊数据库中149个湖泊水位变化资料的梳理总结,探讨了末次盛冰期（18 cal. ka BP）以来该地区干湿变化规律及区域分异。根据研究区气候特征、地理位置及已有研究成果将其分为东欧湖泊区、中东亚干旱区和中国北方季风区三大湖区。根据不同水位记录在整个湖泊历史中出现的频率,采用3级重新分类区分出高、中、低3级水量,并把每个湖泊数字化的3级古水量表示成与现代的差值,得到每个湖泊样点每千年时间间隔内相对现代的5级水量变化（很湿润、湿润、无变化、干旱和很干旱）。结果表明,三大湖区末次盛冰期以来可能经历了不同的干湿变化过程：东欧地区湖泊水量记录在晚冰期之前较少,至全新世逐渐增多,且基本表现为早全新世干旱、中晚全新世相对湿润的状况。中东亚干旱区整体呈现出末次盛冰期至中全新世均较湿润而晚全新世干旱的气候状况,但区域内部不同湖泊在起讫时间和强度上存在显著差异。中国北方季风区的湿润期主要发生在早中全新世,但是不同湖泊有所不同。对比分析显示,早全新世时东欧地区东部气候随着斯堪的那维亚冰流的逐渐消退而逐渐变湿润,中全新世由于夏季北欧反气旋东翼的气旋气流增强而达到最湿润状态,西部地区早全新世由于强劲的西伯利亚热高压存在而整体偏干旱,中全新世由于夏季亚洲季风的渗透而转为湿润。中东亚干旱区冰期内的湿润条件可能主要与西风带降水及低温低蒸发有关,而全新世则可能主要与夏季风深入内陆导致降水增加有关。中国北方季风区全新世湿度变化可能主要受东亚季风控制。     

末次盛冰期以来库布齐沙漠环境变化

中国北方季风边缘区沙漠/沙地如何响应气候变化及其反馈研究对于理解干旱半干旱地区现代地表过程及其未来环境演变趋势有重要的科学意义。库布齐沙漠作为中国北方季风边缘区中东部唯一的以流动、半流动为主的沙漠,现代地表景观与周围沙地（如毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地等）明显不同。晚第四纪以来库布齐沙漠与季风边缘区中东部沙地环境演化过程到底是否一致,其湿润期究竟发生于何时,尚存颇多争议。区域风成沉积和湖泊沉积记录研究得出的结论明显不同,存在中晚全新世和早中全新世湿度最优期的分歧。对库布齐沙漠风成沉积年代-岩性的概率密度分布（Probability Density Function,PDF）进行处理,与周边沙地风成沉积和湖泊沉积古环境记录进行了对比分析。结果表明：末次盛冰期以来库布齐沙漠与季风边缘区中东部沙地环境演化过程总体一致,27.6—10 ka和晚全新世（2—0 ka）,风沙堆积强烈,气候相对干旱;早全新世（10—6 ka）古土壤渐次发育,沙丘逐渐被固定,湿度增加,环境状况有所改善;中全新世（6—2 ka）古土壤广泛发育,沙丘经历固定成壤,气候最为湿润。区域环境演变过程受控于低纬太阳辐射和高纬冰量变化的双重制约。     

花海古湖泊外源碎屑矿物含量揭示的河西走廊早、中全新世降水变化

花海地区位于河西走廊的西段,在全新世早期和中期亚洲季风增强时,该区域降水是否很好地响应亚洲季风的变化,以及季风的水汽输送是否会影响到该区域是仍需继续探讨的问题.本文通过对花海古湖泊沉积物样品的矿物测定,分析了花海古湖泊早、中全新世湖相沉积阶段中外源碎屑矿物含量的变化,并以此重建了该区域早全新世(10.47～8.87 cal ka BP)和中全新世(8.87～5.5 cal ka BP)的降水变化.结果显示,早全新世时期花海湖泊外源碎屑矿物含量高于中全新世时期,表明了该区域早全新世时期的降水高于中全新世时期,反映了该区域早、中全新世千年尺度的降水变化响应了印度季风的强弱变化,降水量受到了印度季风强度的影响.在全新世中期,由于西风环流的增强,花海地区水汽输送可能受到了印度季风和西风环流的双重影响.但全新世最湿润期出现在中全新世,与早全新世降水强度高于中全新世的结果并不一致.这种差异可能主要是由于中全新世时期较低的湖面蒸发所造成的.     

末次盛冰期以来中国湖泊记录对环流系统及气候类型的响应

为了探讨中国长时间尺度湖泊时空演变规律和潜在的驱动机制,本文在柯本气候分区和中国季风—非季风区的划分基础上,对中国34个有明确数据的典型湖泊运行CCSM 3.0气候模拟系统和水量能量平衡模型模拟其水位变化,同时利用NCEP/NCAR再分析资料对中国按水汽输送划分的季风区进行验证。结果表明,末次盛冰期以来中国湖泊演化主要受千年尺度大气环流的驱动影响,在各个柯本气候区内没有明显的规律性。末次盛冰期以来,在季风区中国湖泊演化主要有早中全新世湖泊水位相对较高以及末次盛冰期和早全新世湖泊水位均较高2种演变规律;在东亚干旱区主要有中晚全新世期间湖泊水位相对较高以及末次盛冰期和中全新世湖泊水位均较高2种演变规律。本文为中国过去气候变化及湖泊演化机制研究提供新的证据,同时为人类全面认识末次盛冰期以来湖泊水位变化提供了新的视角。     

河西走廊盐池晚冰期以来沉积地层变化综合分析——来自夏季风西北缘一个关键位置的古气候证据

盐池位于祁连山北麓的河西走廊中段,是研究长时间尺度亚洲夏季风影响区北部边界变化的关键区域。现代气候学证据显示,亚洲夏季风的水汽输送限于祁连山东部地区,但是在全新世长尺度气候变化的背景下,夏季风西北边界是否会南北向移动是一个关键的科学问题。本研究对盐池古湖泊沉积物进行了孢粉浓缩物AMS14C测年,并分析了岩性、粒度、矿物及地球化学等指标。年代结果显示剖面下部湖相沉积层主要形成于晚冰期和早全新世期间,配合指标研究,该时期盐池沉积物体现了湖泊扩张的特征;剖面中部湖相沉积层主要形成于早、中全新世过渡时期,该段年代序列混乱,且普遍偏老,与之对应的指标结果显示湖泊开始退缩。湖泊退缩过程中,湖泊边缘附近水动力作用较强,导致再搬运及再沉积作用明显,从而使得年代结果较老且混乱。中全新世以来盐池古湖泊退缩明显,沉积速率较低,以泥沼相沉积为主。盐池晚冰期以来湖泊演化过程与青藏高原区和典型季风区的古气候记录具有一致性,整体表现为晚冰期及早全新世湖泊扩张,中、晚全新世期间湖泊退缩明显,这种变化模式与西风区湖泊演化存在差异,显示了千年尺度亚洲夏季风对该区域的影响,证明了夏季风北部边界摆动的事实。     

西藏中部当惹雍错湖泊阶地记录的中晚全新世古气候变化

西藏中部是西风与季风相互作用的关键区域,对气候变化响应极为敏感。以该区域当惹雍错西北部T1阶地的沉积剖面为研究对象,利用光释光测年确立年代标尺,通过沉积物粒度、TOC、TN等代用指标分析,对当惹雍错地区中晚全新世以来的古气候变化进行研究。结果显示,T1阶地代表了约6 ka BP~1.4 ka BP期间的湖相沉积;记录了该区域中晚全新世的两个主要气候阶段。阶段I(约6 ka BP~3.4 ka BP期间)气候温暖湿润,湖泊水位较高且稳定;阶段II(约3.4 ka BP~1.4 ka BP)气候朝着干冷方向发展,水位下降明显,并在2.4 ka BP左右达到最低水位。通过该剖面揭示的当惹雍错中晚全新世以来的气候变化与周边区域的湖泊沉积记录进行对比,表明该地区湿度变化受季风影响较为明显;为季风在高原上的作用范围提供了证据。     

吉兰泰盐湖的形成及指示的环境意义

选择位于季风边缘区的吉兰泰盐湖为研究对象,利用OSL和14C测年手段重建湖面波动历史,探讨盐湖形成年代与环境变化过程。通过大范围的野外调查发现,在该湖泊南部地区发育高于现代干盐滩9 m的湖滨砂沉积,上覆风成砂沉积,其中湖滨沉积物的OSL年代为6.7 ka BP前后,表明当时该湖泊处于浅水状态,此后湖水经历了快速的下降过程。对于盐湖中心剖面点盐层之下粘土层的14C测年显示,在5 500 aBP以来,集聚大量的石膏、芒硝和石盐等蒸发盐类,该湖泊进入成盐期。通过区域对比发现,吉兰泰湖面快速下降阶段与季风边缘区中全新世干旱事件发生时间相对应。研究认为,吉兰泰盐类矿物的开始沉积,反映了中全新世阿拉善高原区域环境的突然变化,可能指示着5.5 Cal ka BP前后干旱事件的发生。     

冬夏季温度和降水变化对青海湖全新世环境变化的影响初探

青海湖是国内最大的内陆湖泊,位于青藏高原东北缘,因其处在东亚夏季风、印度季风和西风带的交替控制区域,对气候变化十分敏感,成为古环境变化研究的热点地区。有关青海湖的形成演化、环境变化和水文变化的研究也存在多种观点。本研究再分析了青海湖已报道的古环境指标和气候模式模拟的夏季、冬季温度和降水变化,力图更加全面地理解青海湖全新世以来的古环境变化。研究发现早全新世11~8 ka夏季降水量和表面蒸发量较大,冬季降水稀少,湖泊水位只有十余米深,使得青海湖周边风沙活动频繁。并且,早全新世的气候不稳定,经历了频繁和较大幅度的波动。全新世气候适宜期出现在8~6 ka,古环境指标指示这一时期为温暖湿润的气候环境,湖盆内植被以森林草原为主,湖泊水位不断上升。青海湖地区的夏季降水自6 ka开始减少,然而冬季降水增加,同时夏季温度和蒸发量减少,使得湖区植被组成由森林草原向高山草甸转变,湖区大范围形成古土壤。湖区古环境条件在晚全新世距今1.5 ka开始恶化,冬季和夏季降水同时减少,湖泊水位下降,风沙活动再次加强。     

古尔班通古特沙漠及周边区域全新世环境演变研究进展

古尔班通古特沙漠作为中国最大的固定、半固定沙漠,是中国境内受西风环流影响最为明显的沙漠之一,其全新世环境演变过程及其对全球气候变化的响应和反馈,对理解该区现代地表过程与未来环境演变趋势具有重要的科学意义。古尔班通古特沙漠及周边区域全新世环境演变研究的结果明显不同,存在中晚全新世和中全新世降水/湿度变化最优期的分歧,成因机制存在季风深入内陆和西风总体控制的争议。以目前区域已发表的多载体记录为基础,通过降维和集成分析重建了该区全新世气候/湿度变化背景,梳理区域风沙沉积地层年代学时空分布,集成了该区全新世风沙活动历史,进而探讨区域风沙活动与湿度变化的耦合关系。结果表明该区早中全新世（12～6 ka）气候干旱,风沙活动强烈;中晚全新世以来湿度逐渐增加、风沙活动逐渐减弱。通过区域及半球尺度的对比分析,发现该区环境演变过程主要受西风环流的控制。     

亚洲中部干旱区丝绸之路沿线环境演化与东西方文化交流

基于环境记录、考古发现,以及同位素资料,对亚洲中部干旱区丝绸之路沿线的全新世以来的环境变化和东西方文化交流进行了梳理。结果表明,研究区独特的地理环境和环境变化过程,深刻地影响着文化的发展和传播。河西走廊受季风影响,表现出季风—西风过渡带干湿变化的模式,晚全新世气候趋向干旱;从新疆到中亚的丝绸之路沿线的环境变化比较一致：在早全新世（BC 6000以前）主要为干旱环境,植被以荒漠类型占优势;中晚全新世,湿润程度增加,草原植被扩展。新疆和中亚全新世中晚期较为湿润的环境为东西文化交流提供了较适宜的环境基础。得益于环境条件的改善,东西方文化交流融合的进程在BC 2000以后明显加速。在BC 2500-2000期间,东西方农业文化在丝绸之路沿线接触融合,是史前丝绸之路的首次贯通;在BC 2000-1000期间,丝绸之路沿线绿洲地带形成了以小麦—/大麦—粟黍—畜牧为特征的混合型经济特征,并扩散到欧亚草原带,和周围的畜牧业形成鲜明的对照,并持续到历史时期。这种空间分异,是地理环境和东西方文化交流共同作用的结果。在史前时期,东西方农业的相向传播和融合,基本沿着山前地带的绿洲蛙跳式前进。到了历史时期,政治版图的变化是影响丝绸之路的首要因素,但环境变化仍然是不可忽略的因素。     

中国干旱、半干旱区末次冰期以来气候变化规律

以临夏塬堡末次冰期中晚期黄土剖面为基础,选用我国干旱、半干旱区末次冰期以来同期异相或同期同相的气候记录与研究剖面进行对比分析后表明：位于西风气流控制的新疆地区全新世气候总体表现为偏干偏冷,晚期较为温暖的特点．其气候波动的幅度和频率较低。而位于季风环流控制的其它地区．全新世气候变化反映了同样的变化规律,即早全新世的升温波动期、中全新世的温暖稳定期和晚全新世的变冷期,其气候波动的幅度和频率较快。而无论是西风气流控制的新疆地区,还是季风环流影响的其它我国干旱、半干旱区,末次冰期气候变化均表现为早晚期的干冷期和中期的温湿期,尽管其干冷和温湿的程度不尽相同。     

Holocene millennial-scale climate variations documented by multiple lake-level proxies in sediment cores from Hurleg Lake,Northwest China

Millennial-scale climate variability has not been well documented in arid northwest China due to the scarcity of high-resolution, well-dated paleoclimate records. Here we present multi-proxy records from sediment cores taken in freshwater Hurleg Lake on the northeastern Tibetan Plateau, which reveal millennial-scale lake-level and climate variations over the past 8,000 years. This high-elevation region is very sensitive to large-scale climate change, thus allowing us to better understand Holocene climate variations in East Asia. The lake-level record, derived from lithology, magnetic mineralogy, carbonate isotopes, ostracode shell isotopes and trace elements, X-ray fluorescence (XRF), and gray scale data, indicates a highly variable and generally dry climate from 7.8 to 1 ka (1 ka = 1,000 cal year BP), and a relatively stable and wet climate after 1 ka. Superimposed on this general trend, six dry intervals at 7.6–7.2 ka, 6.2–5.9 ka, 5.3–4.9 ka, 4.4–3.8 ka, 2.7–2.4 ka, and 1.7–1.1 ka were detected from the high-resolution carbonate content and XRF data. The generally dry climate between 7.8 and 1 ka was almost synchronous with the decrease of East Asian and Indian monsoon intensities shortly after 8 ka. The six dry intervals can be correlated with weak monsoon events recorded in the East Asia and Indian monsoon regions, as well as the North Atlantic cold events. Our data suggest that millennial-scale monsoon variations could cause highly variable climate conditions in arid northwest China during the Holocene. These millennial-scale climate variations may reflect changes in solar variation and/or changes in oceanic and atmospheric circulation.     

黄河源玛曲段全新世风成黄土-古土壤序列风化成壤特征以及古气候演变

通过对青藏高原东北部黄河源开展广泛细致的野外考察,选择位于玛曲段黄河左岸第二级河流阶地（T₂）之上,赋存典型风成黄土-古土壤序列的达尔琼东（DEQ-E）剖面进行系统采样。在室内对采集样品进行了磁化率、烧失量、吸湿水、粒度、土壤微形态、地球化学元素和光释光（OSL）测年等综合分析,结论表明：① 黄河源玛曲段DEQ-E剖面地层序列由上至下依次为现代草甸土层（MS）-全新世中期古土壤层（S₀）-全新世早期过渡性黄土层（L_t）-阶地漫滩相沉积层（T_2-al）;② 黄河源玛曲段DEQ-E剖面风成黄土-古土壤序列风化成壤强度呈现出全新世中期古土壤层（S₀）>全新世早期过渡性黄土层（L_t）>现代草甸土层（MS）的变化特征;③ 黄河源全新世的古气候演变可分为3个阶段：全新世早期（11000 a BP—9000 a BP）,西风势力减弱,东亚夏季风逐步增强,气温趋于变暖,降水有所增加;全新世中期（9000 a BP—3100 a BP）,东亚夏季风作用强盛,气候整体温暖湿润;全新世晚期（3100 a BP以来）,东亚夏季风衰退,西风势力有所增强,导致气候转向干冷。该研究成果有助于理解青藏高原东北缘的古气候演化机制,同时对于预测未来区域气候变化具有重要的科学意义。     

Climatic and environmental change in Yanchi Lake, Northwest China since the Late Glacial: A comprehensive analysis of lake sediments

Modern climate research has shown that the Asian summer monsoon water vapor transport is limited to the eastern part of the Qilian Mountains. On the Holocene millennial-scale, whether the northwest boundary of the summer monsoon varies according to climate change is a key scientific issue. Yanchi Lake is located in the northern Qilian Mountains and the middle of the Hexi Corridor, where the modern climate is less affected by the Asian summer monsoon. It is a key research area for examining the long-term variations of the Asian summer monsoon. Paleoclimatic data, including AMS ^14C dates of pollen concentrates and bulk organic carbon, lithology, grain-size, mineral composition and geochemical proxies were acquired from sediments of Yanchi Lake. The chronological results show that the lower part of the lacustrine section is formed mainly in the Late Glacial and early Holocene period, while the proxies＇ data indicate the lake expansion is associated with high content of mineral salts. The middle part of this section is formed during the transitional period of the early and middle Holocene. Affected by the reworking effect, the pollen concentrates AMS^14C dates from the middle part of the section are generally older than those from the lower part. Since the mid-Holocene, Yanchi Lake retreated significantly and the deposition rate dropped obvi- ously. The Yanchi Lake record is consistent with the Late Glacial and Holocene lake records in the Qinghai-Tibet Plateau and the climatic records in typical monsoon domain, which indicate the lake expansion and the strong Asian summer monsoon during the Late Glacial and early Holocene. The long-term monsoonal pattern is different from the lake evolution in Central Asia on the Holocene millennial-scale. This study proves the monsoon impacts on the northwestern margin of the summer monsoon, and also proves the fact that the northern boundary of the summer monsoon moves according to millennial-scale climate change.     

1971-2011年青藏高原干湿气候区界线的年代际变化

气候变化是沙漠化的重要影响因素,了解青藏高原的气候背景变化是探讨高原沙漠化的基础。利用1971-2011年青藏高原81个站点逐日气温、降水等多种气象要素资料,采用面积权重方法研究了近41a高原干湿气候变化的年代际波动特征。结果表明：近年来高原气温持续升高,降水显著增加,于20世纪90年代中后期变得更暖更湿;平均风速由显著下降趋势转变为平稳变化;相对湿度由上升趋势转为下降趋势,且下降幅度明显;日照时数自80年代开始显著下降,进入21世纪转为上升趋势。在这5个因子共同作用下潜在蒸发量于90年代中后期发生明显转折,由下降趋势转为上升趋势。20世纪90年代中后期是高原气候变化的重要节点。高原干湿界线年代际波动明显,不同干湿气候区的面积存在年代际差异,整体表现为各界线均向西北方向移动,极端干旱区、干旱区面积有所减小,半干旱区、半湿润区及湿润区面积有所增大。干湿指数0.5线与高原沙漠化界线重合,干湿界线波动变化在一定程度可反映高原沙漠化变化情况。     

毛乌素沙地东南缘全新世气候不稳定性

毛乌素沙地处于中国季风区的西北边缘,对气候变化敏感,是古气候演化和古环境变迁研究的理想场所。全新世气温回暖期,气候整体稳定但存在暖湿冷干的次级波动,不同类型沉积相组成的地层序列记录了全新世千年、百年尺度的气候不稳定性。对毛乌素沙地不同沉积序列的研究表明:(1)毛乌素沙地东南缘的沙漠/黄土边界带DLT、NB剖面粒度及Rb/Sr比值可作为气候变化的代用指标。>63 μm砂含量增加,Rb/Sr比值降低,揭示东亚冬季风增强,风成砂堆积,风沙活动加剧,气候干冷;反之,东亚夏季风增强,降水增多,风化成壤程度加大,气候暖湿。(2)毛乌素沙地东南缘沙漠/黄土边界带及低洼沟谷区年代概率密度函数的分析显示,全新世早期~8\^5 ka BP风成砂堆积,风沙活动加剧,气候表现为干冷;全新世中期8\^5 ka~3\^0 ka BP地势较高处古土壤广泛发育,地势低洼处发育湖沼相/泥炭层,但在6.0 ka BP左右存在气候转冷过程;全新世晚期3\^0 ka BP以来气候波动频繁。(3)毛乌素沙地气候变化与北大西洋冰筏冷事件、董哥洞石笋、季风边缘区湖泊、东部沙地等记录具有可对比性和相对一致性,反映出全新世千年和百年尺度上的气候变化主要受全球变化的影响,这对预测和模拟未来气候变化具有借鉴意义。     

东亚土地覆盖动态与季风气候年际变化的关系

以东亚地区1982－1989年时间序列降水资料及AVHRR 8km NDVI数据为基本数据源，应用地理信息系统技术，分别研究了东亚地区夏季（5－9月）降水及土地覆盖的年际变化，并揭示了研究时间段内各自的变化规律。进一步用奇异值分解（SVD）模型方法分析了以降水变化为表征的东亚地区气候年际变化与土地覆盖年际变化之间的关系。     

千百年尺度祁连山地区干湿变化对暖期的响应

全球升温导致区域干湿格局转变,千年尺度中全新世暖期和百年尺度中世纪暖期可以为探究现代的气候趋势提供历史相似型。通过湖相沉积、冰芯、孢粉、树轮等古气候记录和PMIP3/CMIP5计划的古气候模型模拟数据对比分析,结果表明,祁连山地区中全新世暖期（7.2—6.0 ka BP）东亚夏季风强盛,降水较多,气候温暖湿润;中世纪暖期（950—1250 AD）与小冰期表现为暖干—冷湿气候机制。现代观测数据显示,祁连山地区呈现暖湿化,但现代的气候机制与自然因子主导下暖期的响应机制差异较大,表明了人类活动对自然发展下气候环境的影响。因此,自然因素与人类活动共同作用是准确预测研究区未来干湿格局的基础。     

16 ka以来黄土高原东亚夏季风变化的环境磁学记录

末次冰消期以来的气候变化是第四纪古气候研究的重要内容。本文对黄土高原西部和平镇剖面16 ka以来的黄土沉积序列（厚度为3.5 m）进行了高分辨率环境磁学研究。结果表明：该黄土序列的磁性颗粒主要由细颗粒磁铁矿主导。其磁化率和频率磁化率具有相同的变化特征,与黄土高原中部和东部的黄土磁化率变化机制一致,即黄土高原西部和平镇黄土的磁化率和频率磁化率仍然受成土作用形成的细颗粒磁铁矿控制,因此其磁化率和频率磁化率仍然可以反映季风降雨的变化特征,并且其反映的16 ka以来季风降雨变化与南方石笋氧同位素记录的季风变化特征一致。通过详细的海陆综合对比,本文认为16 ka至11 ka间东亚季风降雨的变化受到北半球太阳辐射和北半球区域温度的共同影响,而11 ka之后的夏季风降雨减少主要受太阳辐射降低的影响。