湖北郧县辽瓦店黄土剖面风化特征及其对气候变化的响应

对湖北郧县辽瓦店剖面的沉积学特征及磁化率、粒度、Rb、Sr含量等理化指标进行了研究。结果表明:辽瓦店剖面自下而上具有马兰黄土(L₁)-过渡层(L_t)-古土壤(S₀)-全新世黄土(L₀)-表土(TS)地层序列;不同地层单元的风化成壤差异明显,其成壤强弱顺序为古土壤S₀成壤最强、全新世黄土L₀和过渡层L_t次之、马兰黄土L₁最弱。成壤强弱的变化揭示出该区晚更新世末期(11 500 a BP以前)气候干冷,全新世早期(11 500~8 500 a BP)气候处于晚更新世干冷向全新世中期暖湿的过渡阶段,全新世中期(8 500~3 100 a BP)气候最为温暖湿润,全新世晚期(3 100 a BP以来)气候转为干冷且逐渐恶化的变化过程。     

汉江上游郧县段黄土古土壤序列风化成壤特征以及成壤环境演变

对汉江上游进行野外实地详细调查,在湖北省郧县尚家河台地前沿发现了典型的全新世黄土-古土壤沉积剖面,通过粒度、磁化率、吸湿水和烧失量分析表明,黏粒、细粉砂、磁化率、吸湿水和烧失量在古土壤层S₀出现高值,在L₁、L_t、L₀为低值;而粗粉砂、细砂粒和粗砂粒在S₀为低值,在L₁、L_t、L₀为高值。这些指标的变化说明了全新世以来的气候和成壤环境的变化特征,即在古土壤S₀形成时期,气候温暖湿润,成壤作用非常强烈;黄土堆积时期气候相对干旱,成壤作用较弱。     

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。     

汉江上游谷地全新世风成黄土及其成壤改造特征

对汉江上游郧县-郧西段一级阶地物质上堆积的黄土状覆盖层的剖面构型、粒度、矿物组合、元素分布、微形态及形成时代进行了研究,并与渭河谷地全新世黄土-古土壤序列对比。结果表明,这些“黄土状覆盖层”是晚更新世以来沙尘暴在区内连续堆积的结果,具有TS-L₀-S₀-L_t-L₁-AD剖面构型;这些风积物在不同时期受到了不同程度的成壤改造作用,晚更新世受到弱成壤改造→全新世中期受到强烈成壤改造→全新世晚期较弱成壤改造。汉江上游地区在晚更新世末期(11500 a BP),气候比较冷湿,沙尘暴频繁出现,形成较厚的黄土层L₁;全新世初期(11500-8500 a BP),气候从冷湿向暖湿方向转变,沙尘暴活动减弱,形成了过渡黄土层位L_t;全新世中期(8500-3000 a BP),气候达到全新世最为暖湿的阶段,沙尘暴沉积物受到强烈成壤改造而形成了古土壤S₀;全新世晚期(3000 a BP以来),气候暖湿程度降低,越过秦岭的沙尘暴又明显增强,形成了近代黄土L₀。     

西周沣镐遗址全新世土壤研究

根据西安西部西周沣镐遗址附近全新世土壤剖面磁化率、全铁、有机碳、Rb和Sr等指标的测定分析,揭示了与全新世环境变化相对应的成壤过程,阐明西周时代土壤和土地资源状况及人类耕作对成壤过程影响。认为全新世早期气候较温和干燥,风尘堆积速率降低,有一定生物风化成壤作用,土壤发育表现为边沉积边成壤;全新世中期气候温暖湿润,生物风化成壤作用大于风尘堆积作用,随着沉积和成壤继续,土壤层深厚,形成古土壤层(S₀);全新世晚期气候恶化,沙尘暴频繁发生,风尘堆积作用大于风化成壤作用,形成现代黄土层(L₀)覆盖了土壤(S₀),使之成为埋藏古土壤。西周时期(3000~2720a B.P.)气候干旱使环境资源恶化,土壤退化严重,当时的耕作层和古地面位于相当于黄土(L₀)下部、古土壤(S₀)顶界以上10cm的层位。     

陕西扶风黄土台塬全新世成壤环境变化研究

通过对陕西扶风全新世黄土剖面的土壤学和地层学研究、磁化率、酸碱度和粒度测定分析, 揭示了周原地区全新世成壤环境演变过程。黄土剖面中的埋藏古土壤S₀形成于全新世大暖期的温湿环境中, 古土壤S₀中黄土夹层(L_x)的存在, 表明6000aBP前后季风气候发生转折, 在6000~5000aBP出现一个干旱阶段, 并使得全新世大暖期分裂成为两个主要的温湿阶段。大约从3100aBP开始, 受全球降温过程的影响, 季风气候朝向干旱化方向发展, 全新世大暖期的成壤作用被黄土堆积所取代。现代表土大约从1500aBP开始发育。     

汉江上游谷地与渭河谷地黄土化学风化程度比较

比较汉江上游谷地及渭河谷地典型黄土剖面的元素组成、化学风化强度及常量元素迁移特征,揭示秦岭南北两侧黄土-古土壤剖面的成壤强度及其所指示的环境演变特征,两者差异及共性如下：① 两剖面化学组成均以SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃为主,元素组成均一且高度混合,与上部陆地壳（UCC） 的化学成分十分接近,该些证据均指示两区域黄土是来源广泛并经过充分混合的风尘堆积产物。② 据CIA 值可判定MTS 及YHC 剖面均经历了中等风化作用,比较两剖面CIW值、A-CN-K三角图投点特征及元素迁移率知,汉江上游谷地的黄土-古土壤序列经历的化学风化作用更强,Ca 及Na 元素的丢失率更高,Al、Na、Mg、Si 等常量元素的迁出率更大。③ 依据Fe、Na迁移率的全剖面变化曲线知,汉江上游谷地与渭河谷地自全新世以来经历了相同的气候演变阶段,均记录了6000-5000a BP的干冷气候事件。     

陕西省丹凤县茶房村黄土古土壤剖面风化程度及对气候变化的响应

对陕西丹凤县茶房村黄土剖面的地层学、沉积学特征以及常量元素、磁化率、粒度等进行了研究。结果表明：茶房村剖面具有表土（MS）→全新世黄土（L₀）→古土壤（S₀）→过渡黄土（L_t）→马兰黄土（L₁）的地层序列;化学风化过程中元素Ca、Na、Mg、K和Si表现为迁移特征,Fe则相对富集,呈现Na>Si>Mg>K>Ca>Al>Fe的迁移序列;剖面总体风化程度处于初等向中等过渡的阶段,不同地层的风化强弱顺序为S₀>L_t>L₁>L₀。化学风化强度的变化表明该区自晚更新世以来气候经历了气候干冷→气候回暖→温暖湿润→气候转凉的变化过程。     

宁夏长城塬全新世黄土-土壤剖面元素地球化学特征研究

通过测定宁夏长城塬全新世黄土-土壤剖面中的元素含量,获得了一些地球化学参数指标。这些化学参数作为良好的气候代用指标,与磁化率、频率磁化率形成很好的对比,表明:古土壤形成时期气候温暖湿润,降雨丰富,淋溶作用强烈,黄土堆积时期气候相对干冷,成壤作用微弱;黄土风化成壤过程中元素的迁移变化可以间接反映出全新世以来的气候变化及成壤环境的变化。通过研究元素的活动性,发现全新世宁夏长城塬黄土只经历了早期的化学风化,应处在脱Ca、Na阶段,尚未进入去K风化阶段。     

西安全新世环境变化及对人类活动的影响

为揭示西安地区全新世环境变化及其对人类活动的影响,论文运用土层元素含量、CaCO₃含量和磁化率等指标研究了白鹿塬全新世各土层发育时的环境变化。结果表明：该区的中全新世古土壤受到中等程度的化学风化,尚未达到脱钾阶段,土壤类型为亚热带黄棕壤。该层古土壤发育时的年均温度约为16 ℃,年均降水量约为920 mm。中全新世夏季风活动占主导地位,夏季风带来的降水量约为570 mm。晚全新世黄土受到低等程度的化学风化,具有碱性褐色土的特点,发育时的年均温度为11~13 ℃,年均降水量为600~700 mm。晚全新世夏季风活动与冬季风相近,夏季风带来的降水量在350 mm左右。在中全新世晚期的6000~5000 a BP之间,发生了气候变冷干的事件,在冷干事件期间土壤侵蚀强烈,当时堆积的黄土在广大地区受到侵蚀消失,仅在少数剖面存留。晚全新世黄土发育时的沙尘暴堆积率至少是中全新世古土壤发育时的2.3倍。中全新世气候温暖湿润,导致古土壤粘化强、持水性较好、含水量充足,非常利于当时温带作物和部分亚热带作物发展与农业生产,这是当时人类活动较强和村落分布较广的主要原因。晚全新世黄土也具有优良土壤的特性,当时降水量和土壤水分含量基本能够满足温带旱地农业生产的需要,这是晚全新世关中平原人类活动逐渐增强的重要原因之一。     

增温增湿环境下天山山区降雪量变化

基于APHRO’s气温和降水数据集,运用气温阈值模型,分析了1961~2015年间天山山区降雪量变化特征。研究表明,自1961年以来,天山山区升温趋势显著,速率为0.027℃/a,且冬半年的升温速度大于夏半年。同时,3 000 m海拔以上区域的平均气温上升到0℃左右。冬季降水的增加速率为0.42 mm/a（P<0.01）,春季和夏季的降水量呈减少趋势。降雪量变化时空差异显著,3 000 m海拔以上区域降雪随气温的升高而增加,而3 000 m以下区域降雪随气温的升高而减少。最大降雪量气温是控制降雪变化的关键因子,当平均气温低于最大降雪量气温时,随气温升高降雪量呈增加趋势;当平均气温高于最大降雪量气温时,随气温升高降雪量呈减少趋势。     

基于树木年轮宽度重建塔里木盆地西北缘水汽压变化

利用新疆阿合奇县以南黑尔塔格山区的天山云杉树木年轮宽度资料,基于树轮宽度指数与阿合奇气象要素的相关分析发现该树木径向生长主要受水分条件限制。选择相关系数较高且生理意义明确的时段和要素,建立了树轮宽度标准年表与阿合奇上年8月至当年6月的平均水汽压的线性转换方程(R²=66.4%,R_adj²=65.1%,p<0.001)。器测资料线性趋势分析表明,近56年来阿合奇的降水和水汽压呈一致的上升趋势。阿合奇1656-2012年的水汽压序列经历了4个偏干阶段(1666-1689年、1722-1749年、1820-1880年、1909-1988年)和4个偏湿阶段(1688-1721年、1750-1819年、1881-1908年、1989-002年)。在95%的置信水平上,重建序列存在显著的56.8 a、13.4 a、10.7 a、6.9 a、5.4 a、4.3 a、3.8 a和2.6 a的周期,其56.8 a的低频周期和6.9 a的周期对应天山山区的树轮重建序列中记录的周期特征。滑动T检验发现了显著性水平达到 0.001的6个突变年份(1720年、1827年、1910年、1751年、1874年、1988年)。重建序列中1988年水汽压增加的突变和1989年以来的偏湿阶段与中国西北(特别是天山山区和南疆西部)20世纪80年代以来增湿过程对应。阿合奇的水汽压重建序列与天山山区和阿克苏的降水记录的干湿阶段一致,但与同位新疆南部天山山区中部巴仑台的干湿阶段并不对应。     

基于DEM的秦岭山地1月气温及0℃等温线变化

以秦岭南北39 个气象站点1959-2009 年1 月平均气温为基础, 考虑地形因素对温度场的影响, 采取基于DEM的空间插值方法, 获取秦岭山地复杂地形下的1 月气温空间插值数据集, 并在此基础上提取1 月0℃等温线, 研究了50 年来秦岭山地1 月平均气温和1 月0℃等温线的变化情况。结果表明:秦岭南北1 月月均气温均表现为上升趋势, 温度变化倾向率约为0.2℃/10a;50 年来秦岭1 月0℃等温线发生了明显上升, 平均上升高度为143.7 m。从经度上看, 107°E~109°E 范围内1 月0℃等温线所处海拔高度的变化最为强烈, 50 年来上升高度达166.2 m, 明显高于东西两段;1993 年是秦岭地区气温明显上升的突变点, 气温突变后1 月0℃等温线比突变前平均上升了113.82 m。     

大青山调角海子地区全新世低温波动研究*

根据调角海子剖面寒冻现象的野外观察与测量、室内测年分析及孢粉分析等资料,对调角海子地区全新世低温波动进行了探讨,并与邻近地区的多种研究资料进行了对比.经初步研究认为,大青山调角海子地区一万年以来的低温波动主要有6次,时代分别为9100aBP～8800aBP、8000aBP～7800aBP、7000aBP～6900aBP、6000aBP～5800aBP、5300aBP～4700aBP和3100aBP～2400aBP,除第2、4次为弱低温波动,可能仅限于大青山地区外,其余均具有较为广泛的区域意义;每次低温波动的极端低温期较短,可能只有50年～60年;低温波动时年气温只比现在下降了1℃～3℃.     

北疆黄土的磁化率各向异性揭示末次冰期以来古风向的变化

黄土磁化率各向异性（AMS）被认为是重建古风向变化重要的指标之一,在黄土高原地区得到广泛的应用。然而新疆地区的黄土磁化率各向异性研究相对薄弱。通过对新疆塔城盆地库尔托别剖面磁化率各向异性参数和磁化率分析古风向和风力强度的变化,结果表明：塔城地区末次冰期以来以东南风为主,剖面从下至上,可分为5个阶段：第1阶段（12~14 m）：对应MIS3c时期,磁组构特征受水流作用的影响明显,表现为东南风。第2阶段（6~12 m）：对应MIS3b时期,出现西南风,但主要还是以东南风为主。第3阶段（4~6 m）：对应MIS3a早中期,以东南风为主,西南风逐渐消失,并且风力强度逐渐减弱。第4阶段（0.5~4 m）：对应MIS3a晚期和MIS2早期,表现为东南风,风力强度波动较大。第5阶段（0~0.5 m）：磁组构特征受成壤作用影响强烈。     

末次冰期-间冰期旋回朝那黄土颜色特征及古气候意义

对黄土高原中部朝那剖面末次冰期-间冰期旋回黄土-古土壤序列色度指标与磁化率对比研究后发现,亮度L*值与Hm（赤铁矿）和Gt（针铁矿）的比值相关性较好,在S₀和L₁阶段其与Hm和Gt的比值呈正相关,在S₁阶段为负相关。红度a*与Hm和Gt的比值有较强的正相关关系,反映土壤发育时期的水热条件。而黄度b*与针铁矿的相关性较好,与低频磁化率χ_lf使用可以更好地反映土壤的发育程度。色度指标在变化频率和幅度上较磁化率大,能很好地识别S₁阶段弱黄土-古土壤层。     

天山地区大气降水氧同位素的影响因素及其对西风环流变化的指示意义

利用全球降水同位素观测网（GNIP）提供的乌鲁木齐大气降水氧同位素（δ¹⁸O_p）观测数据（1986-2003年）,结合和田δ¹⁸O_p数据及天山冰芯δ¹⁸O记录,分析了天山地区δ¹⁸O_p在年内和年际尺度上的变化特征,及其与主要气候要素（温度和降水量）的关系。结果表明,年内尺度上,δ¹⁸O_p与月均温和月降水量均为显著正相关,表现出明显的“温度效应”;年际尺度上,加权平均年δ¹⁸O_p与年均温度却呈现负相关关系,与降水量仍为正相关。近40~50年的天山地区4支冰芯的δ¹⁸O具有整体偏负的变化趋势,与研究区逐步升高的温度呈反向变化,说明在年际至年代际尺度上,这一区域δ¹⁸O_p与温度之间的负相关关系是客观存在的。进一步对研究区水汽来源路径的对比分析发现：δ¹⁸O_p值偏负的高温年份（1997年）的暖季水汽相对更多来源于远源的高纬度区域,而δ¹⁸O_p值偏正的低温年份（1988年）则相对更多来自近源的中、低纬度区域;同时,研究区上风方向的欧亚大陆14个GNIP站点1997年和1988年的暖季加权平均δ¹⁸O_p值存在高纬度区域偏负而中、低纬度区域偏正的特征;这些结果说明年际至年代际尺度上,天山地区δ¹⁸O_p与温度之间的负相关,本质上指示了西风环流南北摆动所引起的水汽来源变化,可以作为西风环流变化的指示器。     

IPCCSRES情景下新疆未来气候变化格局分析

全球气候模型（GCM）提供了有效的方法来评估全球气候变化的过程,并可预估包括人类活动因素驱动在内的未来气候变化情景。然而其较低的分辨率并不能捕捉到那些地表特性复杂区域的气候变化特性。因此,使用包括区域气候模型（RcM）、偏差校正法和统计方法等方法在内的降尺度方法来处理GCM的原始数据以达到评估区域的气候变化的目的。本研究应用使用偏差校正法中的delta方法将24个GCM在IPCC三种气候变化情景下的月尺度数据水平分辨率降尺度到0．5℃,进而用于分析新疆未来气候变化格局。基于降尺度后的计算结果与GCM模型原始数据比较表明：降尺度方法可以改善复杂地表和地形的区域气候变化预估特征,并降低GCM生成的气候数据在新疆地区的不确定性。结果表明：AIB、A2和B1三种情景模式下年均气温和年降水量在21世纪早期具有相似的空间格局与变化趋势,到21世纪中期会产生波动变化。年平均气温在A1B,A2和B1三种情景下到21世纪末将分别达到10℃,11．1℃和8．5℃;与此同时,年降水量将会有波动性的增加趋势。在2020—2070年间,AIB情景下区域年平均气温大于其他两个情景。A1B情景下的年降水量在2020-2040年间也大于其他两个情景。然而,在不同的情境下年平均气温与年降水存在很大的不确定性。不同情景下年平均气温的差异达6℃,而年平均降水差异大约200mm。在区域气候变化格局方面,到21世纪末,在天山中部、伊犁河流域、天山南部和塔里木河下游的年平均气温的增长要比准噶尔盆地、帕米尔高原和昆仑上北坡的小。年降水量在南疆西部呈现出轻微的下降趋势,但是在昌吉,吐鲁番,哈密和阿尔金山北部呈现出增长趋势。     

Holocene precipitation δ18O as an indicator of temperature history in arid central Asia: an overview of recent advances

Holocene δ¹⁸O records from various archives (ice cores, cave stalagmites, and peat sediments) from the Xinjiang region of northwestern China, in arid central Asia (ACA), are all derived ultimately from local precipitation δ¹⁸O (δ¹⁸O_p). Nevertheless, they have been proposed as indicators of different climatic parameters, such as wetness and temperature changes. This article summarizes previously reported records of moisture sources for the Xinjiang region and the results of modern observations conducted at an ice core site and a peat site in the Altai Mountains. The findings are used to propose that the overall positive trends in Holocene δ¹⁸O records from the various archives from the Xinjiang region primarily reflect the Holocene's long-term warming trend. It is concluded that more site-specific modern observations are needed to further elucidate the environmental significance of Holocene δ¹⁸O records from this region, especially for the separation of different seasonal temperature signals present within δ¹⁸O records.     

北疆地区全新世气候波动与水热组合特点

湖沼沉积、黄土沉积和冰积等地质记录的研究表明,北疆地区全新世气候受地理位置和大气环流影响,气候变化较为复杂。整个北疆地区早全新世气候暖干,中全新世至现代,气候特点因地因时而异。受西风控制地区,代表暖干环境的黄土沉积可一直延伸到晚全新世,而可能受夏季风影响的地区和偏北的阿尔泰山,环境的好转早于西风区,并且气候的波动也较西风区更为频繁。