全新世大暖期对青藏高原东北缘人类活动的影响

结合环境演变资料与考古发现,全新世大暖期暖湿的气候条件,促进了青藏高原东北缘古文化的发展。表现在：随着全新世大暖期暖湿环境的到来,人类活动强度大大增强;细石器文化活动模式发生显著改变,由晚更新世末期-全新世早期的短暂宿营式居住模式演变为相对固定的聚落模式;暖期中较好的水热条件,刺激了仰韶、马家窑文化在本区东部河谷地区的扩张,在暖期的6～4 ka BP形成了东部河谷地带马家窑文化,西部高原细石器文化并存的区系格局,两种文化体系在共存中交流,在交流中高原细石器文化掌握了农业种植、使用了陶器,全面推动了高原土著文化进入新石器。     

藏南羊卓雍错沉积物元素地球化学记录的过去2000年环境变化

以青藏高原南部的羊卓雍错（简称羊湖）沉积岩芯为研究对象,以较可靠的年代数据（ ²¹⁰Pb和AMS ¹⁴C交叉定年）为框架,基于高分辨率的元素地球化学记录,通过数理统计分析方法提取环境信息,结合粒度和磁化率,重建该地区过去2000年来的环境变化。结果显示,该区黑暗时代冷期（DCAP）和小冰期（LIA）气候较为寒冷,降水量较高;而中世纪暖期（MWP）和现代暖期（CWP）气候较为温暖,降水量较低,气候具有冷湿—暖干的特征。其中,重建的温度显示,中世纪暖期的温暖程度似乎持平甚至超过20世纪暖期;小冰期期间可能存在一次百年尺度的温暖事件,而17世纪和18世纪可能是过去2000中最寒冷的一段时期。分析发现,过去2000年以来青藏高原南部存在着冷湿—暖干的气候模式;过去2000年青藏高原南部地区温度的变化可能主要受到太阳辐射的影响,而小冰期期间西风环流的南移和增强可能是导致区域降水增加的重要因素。另外,该时期羊湖的湖泊水位的变化受温度和降水共同控制：当温度降低,降水增加时,湖泊水位上升,反之亦然。     

干旱区内陆河流域中游地区全新世沉积相变与环境变化——以石羊河流域为例

中国干旱区内陆河流域中游地区分布了大量晚第四纪河、湖相交替的沉积地层,这些沉积物被广泛用于古气候和古环境重建。然而,以往的研究较多关注沉积物的理、化、生指标,而忽略了沉积相变的古环境意义,这可能使古环境重建结果产生偏差。针对这一问题,选取干旱区典型内陆河——石羊河中游地区的JDT全新世沉积剖面,进行年代学、沉积相、岩性和粒度的研究,并与该区域已有的HSH全新世剖面的地球化学和古生物指标进行对比,在分析沉积相的基础上讨论二者的环境代用指标,重建石羊河中游地区全新世的古环境。两个剖面在年代和岩性上具有很好的一致性,指示了石羊河中游地区约8500 cal yr BP-3000 cal yr BP以来的沉积过程。两剖面从底部到上部可分为六层：河流相沉积（F层）——河湖相沉积（E层）——湖相沉积（D层）——浅湖—风成沉积（C层）——风成沉积（B层）——风成沉积（A层）,代表了不同沉积相及其转换过程。综合讨论沉积物岩性、沉积相和各种古环境代用指标认为：石羊河中游地区的沉积相体现了从河流相到湖相再到风成沉积物的变化过程,指示了全新世的干旱化过程。这与以往研究中认为石羊河流域全新世气候变化具有波动性的观点存在一定差异。因此,在研究沉积相变化的基础之上讨论沉积物的物理、化学和生物指标的含义,而非简单地研究这些指标的数值,是干旱区流域性气候变化对比研究的新视角。     

中国全新世暖期降水格局的集成重建

根据国内外公开发表的各类文献,搜集整理中国全新世暖期6.5~5.5 ka B.P.的定量古降水记录,采用空间集成重建方法对原始记录进行重复记录归并和空间集成分析,获得271个地点的有效降水记录,据此重建中国全新世暖期的降水格局。结果表明:全新世暖期,中国年降水量普遍高出现代50~300 mm;降水绝对增幅以长江中下游地区最大,增加250~300 mm,向南北递减,东南沿海约增加100 mm,至西北地区只增加约50 mm;相对增幅从东南沿海向西北内陆递增,东南沿海仅高出现代的15%~25%,西北及青藏高原地区可高出现代1倍左右。     

中国中世纪暖期气候研究综述

中世纪暖期是2000年来全球最重要的气候事件之一,关于中世纪暖期的研究,主要是通过各种代用资料重建气候序列。从目前的研究来看,能敏感响应环境变化的高分辨率的信息载体主要有冰芯、树轮、历史文献、湖泊沉积及石笋等。随着代用资料的开发,对于中世纪暖期的研究已经取得了丰硕的成果,但在中世纪暖期是否具有全球性,不同区域的起讫时间、增温幅度、内部波动以及成因机制等问题上还存在一定争议。主要原因是受重建资料敏感性与地域性限制,加上不同代用指标对气候变化敏感性的差异以及不同代用资料的方法、气候与环境意义等存在差异,定年存在误差。在中国,从对重建资料的整理分析来看,对于"中国是否存在中世纪暖期"这个问题,各研究者们没有达成一致的看法;对于中国中世纪暖期冷暖变化的研究,由于区域差异,东部重建资料以历史文献为主,而西部关于历史气候环境的相关记载很少,所以重建资料以冰芯、湖芯、树轮等为主。大多数的研究结果认为,西部的冷暖变化与东部有着明显的差异,其中最主要的是东部在900~1300 A. D.存在明显的温暖期,而西部则暖期不如东部明显。今后为了更加全面深入的了解中世纪暖期气候特征,应加强各种代用指标高分辨率序列的积累和定量化研究、各种代用指标和重建序列的综合集成研究及其与古气候模拟结果的比较研究,以期从动力学角度加深理解中世纪暖期的区域响应差异。     

中世纪暖期南北半球气候变化特征与成因的模拟对比

利用通用地球系统模式CESM过去1500年气候模拟试验结果,对比分析中世纪暖期南、北半球气候变化特征及成因,对认识南、北半球暖期气候变化规律及其与外强迫变化的关系有重要科学意义。结果表明：中世纪暖期全球及南、北半球总体是变暖的,但仍存在峰谷变化,高纬地区增温幅度大于低纬地区,北半球中世纪暖期比南半球更为明显,其距平变幅也大于南半球。全球降水距平基本为正,南、北半球降水变幅基本相当,降水变化显著区域集中于低纬地区。太阳辐射是影响中世纪暖期全球及半球气温变化最显著的因素,火山活动对北半球气温变化也有较显著的影响。从全球尺度来看,降水由太阳辐射和火山活动共同影响,其中太阳辐射影响最为显著,但从半球尺度来看,火山活动是影响半球降水的重要因素。     

海南岛双池玛珥湖沉积正构烷烃记录揭示的中世纪暖期气候环境特征

对采自海南岛双池玛珥湖的沉积岩芯（SCH17-04）进行了加速器质谱法（Accelerator Mass Spectrometry,AMS）14C测年和正构烷烃组成的实验分析,据此探讨了中国热带北缘地区约775—1550年间的气候环境特征。结果表明,SCH17-04岩芯正构烷烃记录揭示了该湖沉积的有机质主要来自于陆生高等植物,也包含部分水生植物和菌藻类植物的输入;利用正构烷烃相关组分的比值发现,在中世纪暖期（Medieval Warm Period,MWP,约950—1350年）时,研究区草本植物比例明显增大,木本植物占比相对偏小,揭示出地处热带北缘的海南岛地区在中世纪暖期气候环境总体上较为偏干,而在黑暗时代冷期（Dark Ages Cold Period,DACP）晚期（约775—950年）和小冰期（Little Ice Age,LIA）早期（约1350—1550年）,海南岛地区气候环境相对较为偏湿。区域对比分析发现,双池玛珥湖沉积正构烷烃记录与同处热带地区的雷州半岛湖光岩玛珥湖沉积、西沙群岛东岛湖泊沉积以及来自泰国的石笋记录等较为一致,都揭示了一个气候相对较为偏干的中世纪暖期,这可...     

中国中世纪暖期气候变化的基本特征

对中世纪暖期（MWP）的时空分异和区域影响进行综合分析,关系到对近百年来全球气候变暖驱动力的正确认识,也有助于客观地解析20世纪气候变化增暖的历史地位.本研究对中国疆域内各个地区MWP的一些成果进行梳理和再思考,表明MWP在中国疆域内的存在是毋庸置疑的,但不同地区MWP表现出明显的时空差异.中国中东部地区在800—1300 AD存在明显温暖期,各种地质记录和文献记载都有较明显反映;虽然西北部MWP表现不很明显,但是众多石笋、湖泊沉积和风沙沉积也记录了500—1500 AD间呈现温暖湿润的气候特征;青藏高原各地MWP的表现差异明显,其中800—1100 AD暖期是高原东北部最暖的时期,而南部和西部最暖期分别出现于1150—1400 AD和1250—1500 AD.太阳辐射变化和火山活动可能是形成MWP的基本原因,而中国三大自然区下垫面条件的复杂多样性造成MWP发生过程和表现形式的时空分异.     

全新世温度研究回顾及对历史人地关系的启示

最新一些研究结果强调了全新世期间的长期增温趋势,综合全球平均海平面、大陆冰盖面积、大气温室气体和太阳辐射证据来看,这比传统观点所认为的全新世期间的长期降温趋势,更具有合理性。回顾历史,结合最新的一些研究进展,发现支持“中全新世大暖期”和“晚全新世降温趋势”的证据存在明显的不确定性,最核心的问题为晚全新世加强的人类活动对代用指标或者证据的强烈扰动,使得其不能准确地反映真实的气候变化过程。鉴于目前全新世温度历史争论的核心关键在于晚全新世,因此有必要加强晚全新世温度变化研究。在人类活动影响较小的地区,或者利用对人类活动不敏感的代用指标开展研究,有望可以获得更可靠的晚全新世温度历史重建结果,为准确认识中华数千年文明的长期温度变化背景,进而理解期间的“人地关系”演化历史,并最终客观认识现今面临的以全球变暖为主要特征的气候环境问题,提供一定的科学基础。     

艾比湖二千余年来环境演变的地球化学记录

通过对新疆艾比湖Ash孔二千余年以来沉积的总有机碳含量及其碳同位素、碳酸盐含量及Mg／Ca比值等环境指标综合分析,数据显示：约在公元前500-400年,艾比湖水体面积较小,对应的气候偏干。约公元前400～公元1400年,水体面积较大,处于高水位时期,气候较为湿润,但此时期内的气候也有小幅的冷暖和干湿变化。其中在公元800-1300年期间艾比湖沉积记录显示水生生物对沉积有机质的贡献达到最大,而陆源有机质输入不明显,表明此时湖水水位可能达到二千余年来的最高,这一时段基本对应于中世纪暖期。从碳酸盐含量及Mg/Ca比值指标来看,该地区中世纪暖期可能有一个干湿的波动。公元1400年以来,艾比湖水位下降,其中在15世纪中和19世纪初是两次较为干燥的时期,与其他地区的小冰期气候相对应。     

近800年来内蒙古岱海地区古气温的定量重建

根据对现代湖水、现生介形类壳体以及湖泊沉积岩芯中同一种属介形类壳体的Sr/Ca分析,利用现代湖水Sr/Ca与湖水盐度的关系,确定了不同沉积时期湖水盐度;其次,在室内模拟实验,建立了湖水盐度与湖水氧同位素的函数关系;结合²¹⁰Pb测定沉积速率和¹⁴C测年资料,利用沉积剖面的自生碳酸盐氧同位素及由湖水盐度推算的湖水氧同位素组成,定量恢复了不同时期的湖水温度,进而根据碳酸盐结晶时水温与年均气温关系推测了古气温。结果表明:在近800年内蒙古岱海地区的气温变化序列中,中世纪暖期、现代小冰期以及近百年增温均有明显表现。研究时段内,岱海地区中世纪暖期比当代30年的年均气温高1℃以上;在公元1240年左右突然降温过程表现特别突出,在其后约60年的时段内气温下降1.8℃;小冰期最大降温幅度2℃以上,大于华北其它地区。不同于我国西部古里雅冰芯的记录,岱海地区近百年增温程度仍没有达到中世纪暖期水平,预示气候变暖对我国西部地区的影响将大于东部。     

近2000年都兰树轮10年尺度的气候变化及其与中国其它地区温度代用资料的比较

据高分辨率的青海都兰树轮年表 ,将过去 2 0 0 0年的气候变化划分为 2 30’S以前的高温期 ,2 40’S～ 80 0’S冷暖波动强烈的低温期 ,810’S～ 10 70’S显著高温期 ,即中世纪暖期 ,10 80’S～ 1880’S的低温期 ,其中包括 142 0’S～1870’S的小冰期 ,以及 1890’S后的升温期。统计发现 11次极端高温或低温事件 ,以及几次大的突变事件全部出现于中世纪之前 ,指示 15 0’S～ 110 0’S期间气候运行的高度不稳定性。和中国东部、古里雅冰芯和青藏高原南部温度代用资料比较后发现 ,公元初至 3世纪前期的东汉暖期 ,3世纪后期至 7世纪初的魏晋南北朝冷期 (期间约380’S～ 46 0’S暖 ) ,中世纪暖期以及小冰期等几次重大的气候事件在中国东部、都兰和青藏高原南部序列中均存在。古里雅冰芯仅记录了前两次重要事件 ,中世纪暖期以及小冰期在该序列中表现微弱。 2 0世纪的升温在古里雅冰芯最显著 ,都兰、中国东部次之 ,而高原南部似乎不明显。     

唐朝末年以来广西柳州干湿变化及人类活动演变

中世纪暖期和小冰期是近2 000年气候变化中重要的气候事件,厘清其在低纬度地区干湿变化特征及其对古代农业发展及人口增长的影响,具有重要的意义。通过对广西柳州岩溶洞穴中一60 cm岩芯进行孢粉、炭屑分析发现,研究区的气候、稻作农业从唐末以来先后经历了6个阶段演化：1）875―940 a A.D.,C/P值及花粉记录指示：研究区气候整体偏干,水稻种植减少;2）940―1 050 a A.D.,C/P值及花粉记录指示：夏季风增强,水稻种植稍增长,人口增加;3）1 050―1 140 a A.D.,C/P值及花粉记录指示：夏季风减弱,稻作农业及人口较前期有所增长;4）1 140―1370 a A.D.,C/P值及莎草科花粉含量指示：研究区当时气候处于“中世纪暖期”温暖湿润期,稻作农业面积扩大,人口增加;5）1 370―1 900 a A.D.,C/P值及莎草科花粉含量指示：“小冰期”气候变干,水稻种植及人口逐渐减少;6）1 900―2 009 a A.D.气候变暖湿,水稻种植扩大,人口迅速增长。进一步对研究区气候事件与稻作农业及人口关系研究发现：历史时期气候事件与水稻种植、人口具有耦合关系,即中世纪暖期,气候暖湿,水稻种植扩大,人口增殖;小冰期,气候冷干,水稻种植萎缩,人口锐减。在非原地沉积时,莎草科和C/P 对水分反映敏感,可以用来指示气候干湿变化。     

过去2000年冷暖变化的基本特征与主要暖期

根据近年国内外相关研究结果,分析了北半球与中国过去2000 年冷暖变化的阶段性,辨识了百年尺度暖期的起讫年代及其与20 世纪温暖程度的差别。结果表明:(1) 最近新建的多数北半球温度变化序列显示公元1-270 年温暖;271-840 年冷暖相间,但总体偏冷;841-1290年温暖;1291-1910 年寒冷;1911 年以后再次转为温暖;这些冷暖阶段虽分别与Lamb 指出的罗马暖期(约公元前1 世纪-4 世纪中期)、黑暗时代冷期(约4 世纪末-10 世纪前期)、中世纪暖期(约10 世纪中期-13 世纪末)、小冰期(约15-19 世纪) 以及20 世纪增暖大致对应,但各阶段的起讫时间与Lamb确定的时段存在一定差别。(2) 尽管过去2000 年冷暖变化过程及其变幅大小在中国境内各个区域间并不完全一致,但从全国平均看,中国与北半球百年尺度的冷暖波动阶段基本一致,仅起讫年代存在一定差异;其中公元1-200 年、551-760 年、941-1300 年及20世纪气候相对温暖,其他时段则相对寒冷。(3) 多数序列显示中世纪期间北半球的温暖程度至少与20 世纪相当。中国941-1300 年间的最暖百年和最暖30 年(暖峰) 的温度也略高于20 世纪,551-760 年间的最暖百年与20 世纪基本相当,但1-200 年间最暖百年的温暖程度则较20 世纪略低。     

The Little Ice Age recorded in sediments of a small dystrophic mountain lake in southern Poland

We inferred the temperature and environmental conditions of Smreczynski Staw Lake in the Tatra Mountains, southern Poland, from a sediment record covering the last 1,500 years. Paleobiological methods (cladocera, chironomid, and diatom analyses) were used together with sedimentological analysis and dating. These studies provide new information about the timing and character of climate fluctuations during the Little Ice Age (LIA). The Medieval Warm Period ended in the Tatra region at the beginning of the thirteenth century, followed by the first episode of the LIA. The LIA was a relatively long but unstable period. The first part of the LIA was cold in the Tatra Mountains, without evidence of increasing precipitation, while the second part, after AD 1540, was cold and humid. The LIA terminated in the Tatra Mountains at the beginning of the twentieth century, although some aspects of its climatic and sedimentological regime continued until the 1920s. We also found some evidence of warming and acidification during the twentieth century.     

中国干旱、半干旱区近千年来沙漠化对气候变化的响应

过去近千年来中国北方干旱、半干旱区沙漠化对气候变化有明显的响应,但响应的时间和幅度均存在区域差异。在中世纪温暖期,西部沙区温暖干旱,沙漠化表现为正过程;青藏高原地区沙漠化对气候变化的响应则不统一;中东部沙区为暖湿气候,发生逆过程。在小冰期,西部沙区寒冷且相对湿润,沙漠化发生逆转;青藏高原区沙漠化的响应并不明显;中东部沙区气候寒冷干燥,沙漠化加速。在20世纪暖期,西部沙区和青藏高原区总体上气候呈现暖干化特征,沙漠化发展;而中东部沙区沙漠化则在逆转,但在末期沙漠化有发展的趋势。总体上,西部沙区在暖期沙漠化发生明显的正过程,冷期逆过程明显;东部沙区在暖期沙漠化发生逆转,冷期正过程加速;青藏高原区沙漠化正逆过程主要表现为振荡形式。     

基于BCC-CSM1-1模拟的过去千年黄河中上游径流百年尺度变化的归因分析

气候变化对径流的影响是全球变化研究领域的重点问题。论文采用BCC-CSM1-1模拟的过去千年(850—2012年)气候与水文变化数据,基于Budyko假设与傅抱璞公式开展了中世纪气候异常期(MCA)、小冰期(LIA)和现代暖期(MWP)黄河中、上游径流变化及其归因分析。结果表明：① 在3个气候特征期之间,上游地区径流与气候冷暖变化位相相同,MWP时期径流最高,LIA时期径流最低;中游地区径流则与气候冷暖变化位相相反,LIA径流最高,MCA径流最低。② 径流对各因子的敏感性不仅存在地理差异,而且受特征期之间气候冷暖转变的影响。中游地区径流对降水和潜在蒸发的弹性系数(绝对值)大于上游,且在冷转暖过程中的弹性系数(绝对值)略大于暖转冷过程。同时,持续偏暖过程中、上游地表变化的弹性系数(绝对值)均明显大于暖转冷与冷转暖过程。③ 3个特征期之间径流差异主要由降水主导,地表变化影响甚微,但潜在蒸发的作用存在地域差异,上游地区潜在蒸发部分抵消了降水变化的贡献而中游地区潜在蒸发则加强了降水导致的径流变化。研究量化了黄河流域各因子对过去千年百年尺度径流变化的贡献,明确了不同气候转变期各因子贡献的差异,为更好地研究径流量多尺度变化及其成因奠定了基础。     

中世纪暖期气候研究综述

中世纪暖期是过去2 000 a以来最为重要的一个时期。该温暖事件是否具有全球性特征,其变化是否具有同步性,温度和降水变化的幅度如何?依据大量的研究成果,虽然对中世纪暖期的气候变化不甚清楚,我们仍然认为这一事件很可能是全球性的,而非区域性的。各种证据表明该时期的温暖程度不及20世纪,而且中世纪暖期表现出不连续的特征,降水也存在区域差异,这主要是因为降水和温度有着不同的响应自然驱动的物理特性。大量重建和模拟显示,诸如太阳辐射和火山作用的自然因素可以解释这一时期的大部分气候变化特征,但气候系统内部的相互作用是不能被忽视的。因此,将内部因素和外部因素联合起来揭示气候变化的机制就显得非常重要。