基于端元法的银川盆地MIS6—MIS5气候变化探究

银川盆地位于东亚季风与西风带的交界带,地层沉积物记录着气候环境的演变信息。通过对银川盆地LS01钻孔沉积物进行光释光定年、粒度分析以及端元分析重建了该地区MIS6—MIS5时期的气候演变序列。结果表明,端元分析得到4个有具体环境指示意义的端元Em1—Em4:Em1代表了水动力较弱的弱流水或湖沼相沉积;Em2代表了水动力较强的河流沉积;Em3和Em4可指代区域构造抬升事件。气候演变分为6个阶段:150～137 ka(MIS6),银川盆地气候冷干,出现两次构造抬升事件;137～110 ka(MIS5),气候整体较为暖湿,期间有3次暖事件a1(137～129 ka)、a2(124～120 ka)和a3(118～111 ka);110～107 ka(MIS5),气候转向冷干;107～102 ka(MIS5),气候由冷转暖,出现冷事件b1(106～104 ka),整体偏暖湿;102～87 ka(MIS5),气候较冷干;87～75 ka(MIS5),出现冷事件b2(87～84 ka),但整体偏暖湿。该区域MIS6—MIS5阶段气候变化主要受夏季太阳辐射和岁差驱动。     

基于端元法的银川盆地MIS6—MIS5气候变化探究

银川盆地位于东亚季风与西风带的交界带,地层沉积物记录着气候环境的演变信息。通过对银川盆地LS01钻孔沉积物进行光释光定年、粒度分析以及端元分析重建了该地区MIS6—MIS5时期的气候演变序列。结果表明,端元分析得到4个有具体环境指示意义的端元Em1—Em4:Em1代表了水动力较弱的弱流水或湖沼相沉积;Em2代表了水动力较强的河流沉积;Em3和Em4可指代区域构造抬升事件。气候演变分为6个阶段:150~137 ka(MIS6),银川盆地气候冷干,出现两次构造抬升事件;137~110 ka(MIS5),气候整体较为暖湿,期间有3次暖事件a1(137~129 ka)、a2(124~120 ka)和a3(118~111 ka);110~107 ka(MIS5),气候转向冷干;107~102 ka(MIS5),气候由冷转暖,出现冷事件b1(106~104 ka),整体偏暖湿;102~87 ka(MIS5),气候较冷干;87~75 ka(MIS5),出现冷事件b2(87~84 ka),但整体偏暖湿。该区域MIS6—MIS5阶段气候变化主要受夏季太阳辐射和岁差驱动。     

全球典型地区MIS 5e阶段气候特征研究进展

深海氧同位素(MIS)5e阶段的环境要素可与现代暖期对比,研究其气候特征和持续时间,有助于更好地理解现代暖期过程和未来气候发展趋势,是第四纪研究的一个重要问题。很多学者开展了相关研究,但对MIS 5e时期气候特征存在不同见解。通过对全球典型地区的35个具有可靠年代和可信代用指标古气候记录综合分析,初步认为:1MIS 5e起止时间为(128±2)~(116±2)ka,该时期全球范围内的气候存在小幅度波动,但对于是否存在冷事件及其变化幅度和起止时间,区域间的差异明显,如北大西洋区海洋气候记录指示MIS 5e阶段气候比较稳定,而挪威海区的气候记录显示MIS 5e早期气候有2个明显的变化,在中期存在一个冷事件;南极洲和格陵兰的δ18O,δD和CH4记录说明两区MIS 5e时期的气候都呈相对稳定状态;欧洲地区Eemian间冰期从南到北持续时间变短,气候波动幅度变大;中国地区MIS 5e气候特征研究分歧较大。2在亚轨道尺度上,MIS 5e时期全球气候具较好的一致性,太阳辐射可能是统一的驱动因子;在千年/百年尺度上,各个地区气候变化存在一定的差异性,可能受区域局地因子的控制。3在全球MIS 5e气候变化的研究中,还有很多方面有待提高,如关于全球性和区域性气候事件的联系、差异和机制问题、代用指标的指代意义及机理和MIS 5e阶段高分辨率的气候变化及古气候模拟研究等。     

中国热带MIS 3气候特征探讨

本文根据30多个古气候分析实例,探讨中国热带MIS3气候波动的相位特征、变幅特征和周期特征.MIS3为回暖期,曾出现早、晚2个暖期,晚期比早期更暖.MIS3的气候与现今的气候相比较,东部热带以热湿为主,年均温比今高1°～2℃或2°～2.5℃,年降水量比今多700mm或400～500mm;西部热带以凉湿为主,年均温与今相似或约低1.5℃,年降水量比今多700mm左右.MIS3期间出现2个冷-暖-冷的旋回,平均周期为17.5ka,这与岁差周期大体相符.中国热带MIS3的气候波动不仅有万年尺度的地球轨道周期,也有千年尺度的周期,后者与太阳辐射总量本身的变化有关.     

四川红原日干乔泥炭剖面中的孢粉记录及古植被演化

通过对四川红原日干乔泥炭剖面的孢粉研究,建立了4个孢粉组合带。自13．6ka以来,日干乔地区古气候经历了以下演化阶段：13．688～11．093ka以温湿气候为主,11．093～8．512ka气候较为干旱,2．74～5．39ka,8．512～5ka气候转暖,温和湿润,5ka至今,该地区气候环境最好,温暖湿润。孢粉组合特征显示该区在此阶段总体为温湿的草原环境,孢粉记录反应了红原县日干乔地区第四纪更新世经历了潮湿-干燥-潮湿的气候变化过程。     

滇池盆地孢粉记录的29kaBP气候转型事件

位于低纬度高原上的滇池盆地的气候主要受西南季风及东亚季风的控制,盆地沉积物是气候变化的敏感记录.通过对该盆地北部钻孔MIS3晚期孢粉记录的研究,发现在29 kaBP该地区的气候明显发生了由暖干向凉湿的转型.29 kaBP之前,孢粉组合中,乔木以喜暖的壳斗科、山核桃、鹅耳枥等为主,草本植物中较为耐旱的菊科、石竹科、禾本科等较发育,气候暖干;29 kaBP之后,孢粉组合改变较大,松属花粉含量增加突出,喜湿的铁杉和云杉少量出现,草本植物中莎草科增加,蕨类增多,气候较之前偏凉湿.通过对比发现,该气候转型事件具有区域对比性.     

唐山地区晚更新世以来的孢粉组合特征及其与邻区的对比

通过对唐山市复兴路十中旧址钻孔更新统上部和全新统部分的60 m岩芯的沉积物及92件孢粉样品的分析, 建立了4个组合带, 总结了唐山地区晚更新世以来的植被演替和气候变化: (1)孢粉带Ⅰ, 以针阔混交林-草原为主, 气候温暖湿润; (2)孢粉带Ⅱ, 以疏林草原为主, 气候寒冷干旱, 为晚更新世以来环境最为恶劣的时期; (3)孢粉带Ⅲa, 植被为针阔混交林-草原, 气候温暖湿润; (4)孢粉带Ⅲb, 发育暗针叶林-草原, 气候寒冷湿润; (5)孢粉带Ⅲc, 植被为疏林草原, 气候寒冷略干; (6)孢粉带Ⅳ, 发育针阔混交森林, 气候温暖湿润, 为晚更新世以来水热条件最佳的时期。通过与邻区及全球冰芯、深海沉积研究成果的对比分析, 探讨了华北平原晚更新世以来的气候变化特点: MIS3的温湿条件显著优于MIS2和MIS4, 达到间冰期气候, 与MIS5相似, 局部地区甚至超过MIS1; MIS2不是一个持续干冷的过程, 而是一个由湿冷逐渐转向干冷的过程。此成果对探讨华北平原第四纪地层划分、对比和气候演化提供了科学依据。     

渤海湾西北岸中更新世中期以来的气候环境和沉积环境演变

渤海湾西北岸是渤海湾沿岸砂坝-澙湖沉积体系组成部分,其沉积物蕴含着丰富的地质环境演变信息,是认识该地区气候环境和新构造活动的关键.通过对渤海湾西北岸QEJ01孔80 m以上地层沉积环境、孢粉分析及微体古生物研究,结合测年数据,根据定量古气候重建数据,探讨了本区中更新世中期以来特征时期的植被演替及环境演变,并对MIS6～MIS1各阶段渤海湾西北岸的气候及环境变化进行了区域对比.QEJ01孔450.40～377.14 ka,植被类型以针阔混交林为主,气候温暖干燥,沉积环境由河床逐渐演变为滨海湖泊;377.14～113.96 ka,气候相对寒凉湿润,植被类型以针阔叶混交林-草原为主,沉积环境以湖泊为主,后期为洪泛平原;113.96～98.84 ka,该时期气候波动频繁,以稀树荒漠草原为主,气候温凉湿润,河床发育;98.84～74.33 ka,气候温暖湿润,植被景观为针阔混交林-草原,降水量增加,沉积环境以漫滩湖泊和河床相为主;74.33～48.09 ka,气候异常寒冷干旱,以针叶林为主的稀疏-荒漠草原较发育;48.09～25.72 ka,植被类型为针阔混交林-草原,气候温暖偏湿;25.72～22.52 ka,气候寒凉干旱,植被为稀树-荒漠草原;22.52～3.87 ka,植被类型由常绿落叶阔叶林演变为针阔混交林-草原,气候温暖湿润,沉积环境以三角洲平原为主;3.87～0.0 ka,气候凉爽干旱,植被类型以针阔混交林为主.渤海湾西北岸平原为构造活动的活跃地带,自MIS5阶段以来,沉降中心呈现自北西向南东迁移,以及海侵层的发育程度,均受区域构造运动和气候环境变化的影响控制.     

孢粉资料定量重建泥河湾盆地侯家窑遗址时期的古气候

泥河湾盆地侯家窑遗址在中国旧石器文化及古人类演化进程中占有十分重要的地位,但前人研究多集中在古人类及哺乳动物化石及其地层年代方面,对古人类生存时的古气候、古环境研究较少,更未见定量研究.本文利用最终筛选后的420个表土和83个地层样品的孢粉数据,采用MAT(modern analogue technique)方法定量重建了泥河湾盆地侯家窑遗址220～85ka B.P.的年均温和年均降水序列.依据孢粉定量重建的气候变化序列与大西洋-太平洋深海氧同位素和南极冰芯记录的MIS 5、MIS 6和MIS 7阶段有较好对应.冰期时,泥河湾盆地的年平均气温比现在低2～4℃,年均降水量比现在多200～400mm;间冰期时,年均气温比现在高约1℃,或与现在相近,年均降水量也与现在相近.冰期时,泥河湾盆地的古气候相对稳定,间冰期时波动频繁.侯家窑古人类生活在大理冰期(MIS 6阶段),气候寒冷湿润,丰富的动植物资源成为侯家窑人的主要食物来源,侯家窑人已学会适应和抵御严寒的气候环境.     

祁连山南坡木里地区晚更新世晚期的气候变迁

通过对祁连山南坡木里地区晚更新世地层剖面AMS¹⁴C年代的测定,以及对沉积物粒度、磁化率及SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等氧化物含量的研究,重建了研究区晚更新世晚期44.8～35ka B.P.的气候变迁。木里地区晚更新世晚期44.8～35ka B.P.的气候可以分为3个阶段:(1)44.8～40.5ka B.P.,气候温暖湿润,41.9ka B.P.出现的暖事件与D-O振荡中的IS12对应;(2)40.5～35.5ka B.P.,气候波动频繁且在波动中变冷,该阶段成功捕捉到3次D-O振荡中的暖事件和1次Heinrich冷事件,3次暖事件与D-O振荡中的IS9、IS10、IS11对应,时间分别为35.8ka B.P.、37.5ka B.P.、39.7ka B.P.,冷事件与D-O振荡中的H3对应,时间为35.5ka B.P.;(3)35.5～35ka B.P.,气候波动大,具变暖趋势。整个阶段的气候波动与深海氧同位素第3阶段后期气候变化特征较吻合,亦揭示了全球变化信号在研究区的响应特征。     

青藏高原东北部共和盆地风成沉积地球化学特征及其揭示的气候变化

通过对共和盆地东部风成沉积的地球化学分析,并结合14C和OSL年代,重建了区域末次盛冰期以来气候变化过程。21 ka BP之前气候寒冷偏湿,21～15.82 ka BP为末次盛冰期(LastGlacial Maximum,LGM),气候极为寒冷干燥;15.82～9.5 ka BP气候转暖且偏干,其中14.5～13.6ka BP和11.9～9.5 ka BP气候明显冷干,分别为老仙女木时期(Oldest Dryas,OD)和新仙女木时期(Younger Dryas,YD),而15.82～14.5 ka BP和13.6～11.9 ka BP(BФlling-AllerФd暖期,B/A)相对温暖;9.5～7.2 ka BP暖湿程度明显提高,7.2～5.1 ka BP气候波动频繁,相对冷干和相对暖湿多次更替。5.1～2.7 ka BP暖湿程度基本稳定,之后气候趋于寒冷但湿度明显较大。这些气候变化过程与青藏高原大量的古气候信息记录具有良好的一致性,表明共和盆地气候变化与青藏高原气候变化的高度一致性。     

哈萨克斯坦Tramplin剖面孢粉记录的MIS3a环境变化

利用AMS ¹⁴C测年,通过对哈萨克斯坦南部Tramplin黄土-古土壤沉积剖面的孢粉分析,揭示了中亚干旱区深海氧同位素(MIS)3a阶段植被和气候演化历史：41.4 ka B.P.以前,植被为蒿属植物占优势的荒漠草原,气候干旱; 41.4～40  ka B.P.,植被为蒿草草原,气候湿润程度增加;40～36  ka B.P.,植被为蒿属植物占优势的荒漠草原,气候湿润程度轻微下降;36～33  ka B.P.,植被为蒿草草原,气候湿润程度增加;33～30  ka B.P.,植被为蒿属植物占优势的荒漠草原,湿润程度轻微下降;30～28 ka B.P.,植被为蒿草草原,气候湿润程度轻微上升。     

MIS 5a/5b时期亚洲夏季风变化的高分辨率石笋记录

由于深海氧同位素阶段5时期 (Marine Isotope Stage 5, MIS 5)高分辨率的亚洲夏季风记录较少,限制了对该时期亚洲夏季风变化的认识。本文利用重庆金佛山羊口洞石笋的δ18O记录,重建了MIS 5a/5b时期平均分辨率为38年的亚洲夏季风演变历史。发现该时段亚洲夏季风在千年—百年尺度上与北大西洋地区气候变化存在紧密联系。得益于误差小于0.4%的230Th测年结果,本文标定了中国间冰阶(Chinese Interstadial, CIS)21的开始时间为84.6±0.3 ka BP,CIS 22的起止时间分别为91.2±0.3 ka BP和88.9±0.3 ka BP。此外,羊口洞石笋记录的CIS 21和CIS 22的变化模式与格陵兰记录不同,而与南极冰芯记录呈反相对应,可能表示在此阶段亚洲夏季风受到了南半球气候变化的影响。      

MIS5b以来西樵山主量地球化学元素记录的D/O旋回与古生物实证

位于中国南亚热带的西樵剖面主要是一套大约MIS5b以来形成的湖沼相。根据对该剖面759个主要元素氧化物SiO₂、Al₂O₃和TOFE（Fe₂O₃+ FeO）含量分析结果并以Al₂O₃/SiO₂比值作为考察“脱硅富铝”的气候代用指标,将西樵剖面MIS5b以来的主要元素波动划分出34.5个元素旋回“CY0—CY34”（其中CY0属于0.5个旋回）,其平均变率—3.1 ka/旋回为千年尺度级别。通过对这些元素与气候的关系和古生物（孢粉和哺乳动物化石）指示的古生态的论证,认为气候旋回与这些元素旋回存在内在的因果关系,进而提出MIS5b以来该地曾发生过34.5个时期的寒冷与温暖即东亚冬季风与夏季风交替变化的千年尺度的气候旋回。研究表明,MIS5b以来这些旋回中的若干阶段与北半球高纬地区D/O事件存在很好的“遥相关”,即在时间—气候性质上的变化节奏基本一致。这是首次在中国的南亚热带发现的MIS5b以来高分辨率的元素/气候波动,其意义在于它展现了自那时以来一个比较完整的D/O气候旋回在东亚大陆更南部区域的存在。表明,这个时代东亚季风旋回的发生、发展和演化,除了北半球冰量变化幅度的影响外,西太平洋暖池（温度与消长幅度）亦对其产生过重要的影响,其中夏季风时期对低纬地区的影响更加强烈。     

云南元谋盆地距今210-120 ka间干热气候变化重建

元谋盆地西侧浪巴铺湖相沉积物(厚27 m)ESR年代测定结果显示,浪巴铺古湖存在于距今216±20 ka至122±10 ka,经历了倒数第二次间冰期末期、倒数第二次冰期以及末次间冰期初期.结合粒度、磁化率和孢粉等数据,重建了元谋地区距今216±20 ka至122±10 ka期间的气候变化历史:距今216 ～ 185 ka期间,孢粉平均浓度为全剖面最高,出现了喜高温的苏铁科和栲属植物以及指示湿润环境的莎草科植被,表明这段时期气候相对湿热,对应倒数第二次间冰期晚期;距今185 ～150 ka期间,孢粉浓度迅速降低,1050 cm深处(距今160 ka)孢粉浓度只有8.67粒/100 g,对应倒数第二次冰期盛冰期;距今150 ～122 ka期间出现数层砂砾石层,草本植物比例增加,气温回升,降水减少,湖泊面积缩小直至消失,气候干热趋势显著.考虑到浪巴铺古湖沉积物样品平均孢粉浓度只有34.35粒/100g,认为至少在倒数第二次冰期之前,元谋盆地气候的干旱特征已经十分显著,植被稀疏,末次间冰期以来,气候的干热特征已与现代基本相同.     

青海循化盆地晚更新世沉积序列与古气候

河流阶地作为河谷中常见地貌, 其堆积物特征对气候变化过程研究具有重要的意义.通过对循化黄河Ⅲ级阶地剖面沉积特征、粒度、磁化率、孢粉以及光释光测年的研究, 初步厘定循化黄河Ⅲ级阶地形成时代为75 ka.循化盆地晚更新世气候演化可以大致划分为6个阶段: 120~114 ka, 气候暖湿; 114~105 ka, 气候较为干冷; 105~98 ka, 气候较暖湿; 98~85 ka, 气候转为温凉; 85~75 ka, 气候暖湿; 75~63 ka, 气候干冷.这6个阶段分别与MIS5e-4段相对应.      

MIS 3时期青藏高原东南部稻城古冰帽冰进事件研究

深海氧同位素3阶段（Marine Isotope Stage 3,MIS 3）是全球气候演化过程中特殊的时期,对深入认识区域古气候、古环境演变具有重要意义。青藏高原东南部稻城古冰帽是第四纪冰川作用历史和古气候研究的理想区域,许多学者在该区进行了冰川地貌学和年代学研究。目前,该区域在MIS 3阶段是否存在冰川前进事件仍存在争论。现着重从洞穴石笋、高原冰芯、海洋沉积、古湖孢粉等记录来总结我国MIS 3阶段的气候环境状况,并搜集高原及周边地区MIS 3阶段冰进事件的记录,结合稻城古冰帽区已发表的MIS 3阶段的年代数据来探讨稻城古冰帽区MIS 3阶段的冰川前进的可能性。结果表明：稻城古冰帽区MIS 3阶段（43~53 ka）发生了大规模冰进事件,这可能是由于该冰帽区处于相对冷湿环境且受到了西南季风的影响。本研究可为区域气候重建与环境演变提供新的依据。     

中国第四纪冰期划分改进建议

由刘东生主持1位研究者提出的"以气候变化为标志的中国第四纪地层对比表"一文发表已近2a,其中由施雅风执笔第四纪冰期与海洋同位素对比部分.由于新情况的出现,需作适当改进:1)周尚哲等应用ESR测年确定祁连山北坡摆浪河源中梁赣海拔299m,高出现代河床500m处冰碛年代为42.9ka BP,天山乌鲁木齐河上游高出河床200～300m的高望峰阶地冰碛样品ESR测年为477.1ka BP和459.7ka BP,均相当于MIS 12阶段,该阶段国际上对应Kansan-Mindel冰期,与MIS 2、MIS和MIS 1都是100ka周期δ¹⁸O值特低时期;2)古里雅冰芯记录中相当于MIS3b阶段,δ¹⁸O值折算温度比现代低5℃左右,已经发现台湾雪山山庄期冰碛TL年代为(44.25±3.72)ka BP,天山乌鲁木齐河谷一处冰碛ESR年代45.9ka BP,喜马拉雅山、喀喇昆仑山和兴都库什南坡测定对应此时段冰川前进更为显著,初步检查亚、欧、北美、南美和澳洲12个地区23个地点相应于MIS 3b冷期冰川前进规模均超过MIS 2阶段,即常说LGM时,推测MIS 3b的降温值虽不及MIS 2,但降水较多,有利于冰川发展;3)MIS 3a暖期,不仅青藏高原异常暖湿,而且中国全境的降水量普遍高于现代,并有较大范围的海侵与仅低于现代海面8～10m的高海面,气候环境实际达到间冰期程度.上述3点应补充入中国冰期划分表.     

东昆仑阿拉克湖地区近2ka以来风成沙沉积的气候变迁记录

对青海都兰县巴隆乡阿拉克湖东岸风成沙剖面的孢粉分析结果表明,该地区气候近2 ka来经历了4个温暖期与寒冷期交替阶段:温暖期出现在20～180,330～410,700～920,1 140～1 380 a;寒冷期出现在180～330,410～700,920～1 140,1 380～1 920 a.温暖期气候为温干偏湿,寒冷期气候为温凉干旱.其中700～920 a出现丰富的常见于亚热带和温带地区的漆树、乔木植物发育的孢粉组合,是近2 ka中该地区气候最为温暖和潮湿的时期,提供了西部也存在与东部唐代温暖期对应的证据.1 500 a以后沉积的风成沙中已找不到足够能分析环境的孢粉数量,说明进入"小冰期"后无论是乔木植物还是草本植物的数量都迅速减少,到现代该地区乔木植物已基本绝灭.考虑到该地区人口密度很低,人类活动不应成为造成该地区乔木植物绝灭的根本原因,笔者认为主要原因应归为长达300多年的"小冰期"寒冷和干旱气候的自然因素.     

甘肃临洮晚更新世黄土环境变迁

对甘肃临洮县塔湾乡晚更新世黄土-古土壤序列的粒度、磁化率两个环境代用指标进行综合分析, 可划分出以下7个气候阶段: (1) 距底18.5m (92.478.8ka), 平均粒径24.42μm, 平均磁化率716.8×10-6SI, 年均温度7.8℃, 年均降水量500mm, 气候温暖较湿; (2) 距底8.514.8m (78.865.3ka), 平均粒径26.83μm, 平均磁化率为442.3×10-6SI, 年均温度5.2℃, 年均降水量370mm, 气候温干; (3) 距底14.820.3m (65.357.3ka), 平均粒径25.94μm, 平均磁化率320.7×10-6SI, 年均温度3.5℃, 年均降水量280mm, 气候温干偏凉; (4) 距底20.324.9m (57.347.7ka), 平均粒径25.23μm, 平均磁化率516.4×10-6SI, 年均温度6.0℃, 年均降水量410mm, 气候温干偏湿; (5) 距底24.929.4m (47.740.9ka), 平均粒径25.46μm, 平均磁化率299.4×10-6SI, 年均温度在3.1℃, 年均降水量270mm, 气候温干偏凉; (6) 距底29.434.2m (40.932.4ka), 平均粒径21.46μm, 平均磁化率405.5×10-6SI, 年均温度4.7℃, 年均降水量350mm, 气候温干偏湿; (7) 距底34.239m (32.4ka以后), 平均粒径188.89μm, 平均磁化率381.1×10-6SI, 年均温度4.4℃, 年均降水量330mm, 气候温干.这些环境变迁阶段与区域环境变迁具有较好的可对比性, 其中Ⅰ阶段相当于MIS5温暖期; Ⅱ阶段和Ⅲ阶段相当于MIS4降温期; Ⅳ阶段、Ⅴ阶段和Ⅵ阶段相当于MIS3的气候温暖期; Ⅶ阶段相当于MIS2降温期.但与邻区兰州九洲台和若尔盖RM孔相比, 同时期临夏地区气候明显偏温偏湿.