黔西高原末次冰期晚期古植被及西南季风演变*

黔西高原的长时间序列孢粉记录比较少,限制了对该地区末次冰期晚期古植被及西南季风演化过程和机制的认识。本研究通过对黔西高原一个连续的古湖泊沉积物孢粉记录的分析,并结合AMS¹⁴C测年,重建黔西高原末次冰期晚期古植被及西南季风演化。结果表明: 轨道尺度上,MIS3(氧同位素3阶段)中晚期,黔西高原主要为木本、草本植物,喜湿的针叶树种较多,西南季风较强。MIS2(氧同位素2阶段)期间,喜湿的针叶树种减少,而草本、蕨类植物增多,指示气候冷干,西南季风减弱。千年尺度上,黔西高原西南季风响应于北大西洋冰漂碎屑事件及H3(Heninrich 3)、H2(Heninrich 2)和LGM(Last Glacial Maximum)事件,导致西南季风减弱,喜湿的针叶树种减少。通过对比发现,东亚夏季风和西南季风在轨道及千年尺度上协同演化,二者均响应于北半球高纬度太阳辐射变化及北大西洋冰漂碎屑事件。在19~18 cal ka BP,黔西高原经历最冷干气候,西南季风减弱,木本、草本植物近乎消失,而同期东亚夏季风增强,说明西南季风和东亚夏季风在冰后期上存在反相位关系。     

179～129 ka B.P.时段千年尺度气候事件的湖北神农架石笋记录

根据湖北神农架1支石笋(SB11)13个230Th年龄和638个δ18O数据,重建了179～129 ka B.P.时段连续的高分辨率东亚夏季风历史.轨道尺度上石笋δ18O曲线呈现2个岁差旋回,指示东亚夏季风强弱变化受北半球夏季日辐射能量变化驱动.一系列千年尺度季风事件叠加于轨道尺度季风气候旋回上,与已有的东亚季风事件、北大西洋冰漂碎屑事件及地中海降温事件具有比较相似的变化规律,进一步证明了倒数第二次冰期千年尺度气候事件在北半球具有普遍性.山宝洞石笋记录与葫芦洞石笋记录的对比结果表明,最后两个冰期旋回千年尺度事件发生频率及变化幅度非常相似,有力地支持了千年尺度气候事件的冰量驱动模式.     

东亚地区MIS 5时期孢粉记录的植被与气候研究进展

末次间冰期(深海氧同位素5阶段,MIS 5,71~128 ka BP)离现代间冰期最近,对其认识有助于预测未来环境,而化石孢粉是恢复古植被与古气候的重要指标。通过对选择出的东亚地区孢粉记录的具有年代数据和孢粉图谱的古植被和气候研究的综合分析,初步认为:①MIS 5的植被格局可与现代间冰期即全新世的植被格局对比。②各区孢粉记录了MIS 5气候波动,部分地区可划分出5a,5b,5c,5d和5e,存在轨道尺度变化,千年尺度事件较少发现。③东亚季风是影响现代东亚季风区环境的主要因素,但日本可能还受到西风环流和洋流的影响;西风、印度季风和地形是影响青藏高原环境的主要因素。④东亚地区,特别是干旱半干旱区,分辨率较高的孢粉记录的环境变化仍需更深入的研究。     

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.     

东亚季风“2.8ka”事件高分辨率的石笋记录

据湖北省神农架永兴洞一支石笋的8个230Th年龄、648个δ18O数据,建立了晚全新世4.40～ 1.75ka B.P.时段平均分辨率为4a的东亚夏季风演化序列,其中在2.92～ 2.74ka B.P.期间,δ18O发生显著正偏,幅度达2.5‰,指示一个显著的弱季风事件(这里称之“2.8ka”事件).该事件以夏季风缓慢减弱开始,迅速增强结束,事件内部有两个次一级的振荡旋回(两峰三谷结构),在内部细节与转型特征上类似湖北和尚洞石笋δ18O记录的“8.2ka”事件,暗示发生在全新世这两个冷事件的驱动机制基本一致.这两个弱季风事件都发生在太阳活动明显减弱时期,并分别与北大西洋Bond 2和Bond 5冰漂碎屑事件同步,表明百年尺度的东亚季风环流的演化由太阳活动和北高纬气候共同驱动.     

临夏黄土记录的26万年来季风快速变化

黄土高原西部高分辨率黄土序列开展的多代用指标研究,有助于揭示轨道-亚轨道尺度上东亚冬、夏季风的变化特征及动力机制。但针对同一地质记录提取冬、夏季风多代用指标进行对比和敏感性分析的工作尚不多见,因此制约了对季风快速变化特征和机理的理解。本文利用甘肃临夏85 m黄土岩芯开展高分辨率的粒度、磁化率和元素扫描分析,发现在轨道尺度上粒度和Zr/Rb比值显示的大幅冰期-间冰期波动与深海氧同位素记录有很好的对应关系,表明东亚冬季风的波动响应于北半球高纬冰量的变化。但在千年尺度上,粒度能更敏感地响应冬季风的快速变化;Rb/Sr比值和磁化率均能很好记录轨道尺度上的东亚夏季风波动,但在亚轨道尺度上Rb/Sr的敏感性明显高于磁化率。粒度、Zr/Rb和Rb/Sr所指示的东亚季风快速变化表现出较强的岁差信号,与石笋和北纬65°夏季太阳辐射有较好的对应关系,表明东亚季风变化也受到岁差直接驱动的夏季太阳辐射变的控制。在最后两个冰期-间冰期旋回中(即末期冰期旋回和倒数第二次冰期旋回)Rb/Sr及Zr/Rb比值和粒度记录分别可以辨别出与石笋相同数量级的变暖事件,但粒度记录的暖事件明显要多于Rb/Sr及Zr/Rb比值,且这些暖事件并不能一一对应。粒度及元素比值记录显著变冷的千年尺度的Heinrich(H)事件与石笋记录的夏季风明显减弱的事件有很好的对应关系,但其发生频率明显高于海洋记录。这些指标记录的千年尺度上波动信号的不一致性主要归因指标对不同气候要素敏感性的差异。未来需要进一步开展高分辨率多代用指标敏感性分析,选取对季风快速变化的敏感指标,有助于我们理解季风快速变化的特征(如周期和幅度等)和分析季风快速变化的时空差异性。     

东北印度洋区BAR9427岩心末次冰期以来的古季风活动记录

末次冰期旋回尤其是氧同位素3期气候明显不稳定, 南亚季风活动并不遵循冰期间冰期的规律.通过东北印度洋区位于安达曼海南部、苏门答腊岛西北端格雷特海峡的BAR9427岩心的古海洋学研究, 并与相邻孟加拉湾地区的MD77181和MD81349二支岩心进行对比分析, 认识到末次冰期氧同位素2期时, 研究区东北冬季风增强, 上升流活跃, 古生产力较高, 同时近岸地区蒸发作用强烈, 海水盐度升高.末次冰期大间冰阶氧同位素3期的早、晚期, 研究区西南夏季风活动强烈, 向东的西南季风流, 使得孟加拉湾中部盐度升高, 而北部由于季风降雨, 大量的淡水输入使得盐度大幅度下降, 且八月盐度远低于二月.西南夏季风变化遵循23ka的岁差周期, 在我国青藏高原、黄土与沙漠以及阿拉伯海等区都有表现.      

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。     

季风亚洲末次冰期的古冰川遗迹

季风亚洲末次冰期可统一称为大理冰期,古冰川首次出现于东亚海岸山地,内陆高山高原则冰川规模缩小。早期大理冰期冰川规模大于晚期,是季风亚洲的特色。古雪线在亚洲东海岸形成向南弯曲的大槽,是大理冰期夏季风衰弱、海陆的干湿对比加剧以及东亚大槽南移的结果。53000—27000aB.P.之间为萨拉乌苏-卡尔金斯克大间冰段,气候冷暖多变,西伯利亚冻土融化,华北平原为喜冷云杉林占据,内陆湖水面普遍升高。构造运动对古冰川发育有明显影响。青藏高原大冰盖是不存在的。     

末次间冰期东亚季风气候不稳定的神农架洞穴石笋记录

基于神农架永兴洞石笋(YX21)4个230 Th年龄和303个δ18O测试数据,建立了东亚季风末次间冰期持续时间约2 ka(127.32±1.23～124.95±1.16 ka BP)的洞穴石笋高分辨率δ18O的时间序列。该洞穴末次间冰期δ18O变化曲线表现出高频振荡特征,表明东亚季风末次间冰期降水的不稳定性,并识别出该时段4个季风冷事件,这种冷事件可能与北大西洋冰漂碎屑事件有关。谱分析结果显示百年和十年际尺度的季风降水变化响应于太阳活动周期。     

Sub-Greenland-Interstadial 8 Event of Asian Monsoon from A Stalagmite Record in Northern Guizhou Province

冰芯、陆地和海洋等古气候记录表明末次冰期存在着一系列千年尺度的气候突变事件,尤以格陵兰冰芯记录的快速升温事件(Greenland Interstadial事件,简称GIS事件)[1]和北大西洋深海沉积记录的冰漂碎屑事件(Herinch事件,简称H事件)[2]最为显著.     

黄土高原西部石笋记录的H2事件特征

青藏高原与黄土高原过渡带的甘肃武都万象洞位于现代夏季风的边缘区, 对气候变化极为敏感.通过洞内一支石笋WX40D的6个高精度TIMS-U系定年数据和616个样品的氧同位素测定, 建立了28.3~23.0 ka B.P., 分辨率约为10年的亚洲季风气候变化序列. 石笋δ18O记录揭示Marine Isotope Stage 2 (MIS2)早期东亚季风气候具有10~100 a尺度高频震荡特征, 从中识别出北大西洋Heinrich 2 (H2)特强冷事件, 且记录显示该事件开始于24.6 ka B.P., 呈突发式降温之后持续跌宕式降温变化. 对比研究发现, 万象洞石笋δ18O记录H2事件与葫芦洞、天鹅洞的石笋记录有差别, 但是与湖南金滩湾洞穴石笋δ18O记录、33°N太阳辐射强度以及极地GRIP冰心记录变化趋势一致, 表明季风边缘区气候变化主要受北半球中纬度太阳辐射能背景、北大西洋冰漂碎屑带的扩张以及低纬太平洋海表温度变化等因素的控制, 同时万象洞特殊的地理位置使得区域气候更易受到与极地气候有密切联系的亚洲冬季风和西风环流变化的影响.      

南海的氧同位素3期

以南海北、西、南部3个沉积速率相对较高而且连续的沉积柱状样MD2904,MD2901和MD2897为基础,通过粒度、碳酸盐、有机地球化学和元素分析,并综合前人研究成果,对南海MIS3期进行探讨。结果显示,南海MIS3是末次冰期中的弱暖期,海水表层古温度比相邻的MIS2和MIS4期略高,但是明显比MIS1和MIS5期低。MIS3的最大特点就在于其气候的不稳定性,发生了多次气候快速变化事件。在格陵兰冰芯中记录的千年尺度快速气候变化事件（D/O事件和Heinrich事件）基本上在南海北、西、南部都有响应,具有与全球同步的特征。南海MIS3古生产力都显示出较高的特点,这与东亚季风有着密切的关系,北部主要受冬季风影响,西部和南部主要受夏季风影响。南海南部MIS3表现出比MIS5更高的古生产力和更强的夏季风强度,这一特点有待更进一步深入研究。     

青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪风化剥蚀与东亚季风演化在南海中的记录

通过南海西南部湄公河口MD01—2393孔和MD97—2150孔的高分辨率粘土矿物和粒度分析,及铷、锶、钕同位素分析,揭示出青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪190ka以来的风化剥蚀和东亚季风演化历史。铷、锶、钕同位素研究证实这两个孔的陆源碎屑物质主要来源于湄公河流域的直接输入。蒙脱石／(伊利石 绿泥石)值和蒙脱石／高岭石值指示了化学风化历史,而陆源碎屑颗粒的粒径比值2．5～6．5μm／15～55μm则指示了湄公河沉积物的供给能力。相对高的比值发生在间冰期,表明强盛的夏季风降雨和减弱的冬季风环流;相对低的比值对应于冰期,表明强盛的冬季风和减弱的夏季风,揭示出东亚季风气候驱动的风化剥蚀演化历史。东亚季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,表明东亚季风演化的天文驱动机制。     

东亚季风气候对Heinrich2事件的响应:来自石笋的高分辨率记录

据湖北省神农架天鹅洞一支石笋11个230Th年龄和254个δ18O数据,建立了28.5～22.0kaB.P.同位素分辨率平均约30a的东亚季风气候变化序列。该石笋δ18O曲线与南京葫芦洞石笋记录在重叠时段基本一致,说明本区石笋δ18O反映了区域性东亚季风经向环流特征。在24.3kaB.P.左右,石笋δ18O明显正偏,持续时间近1ka,指示一次显著的弱夏季风事件,与北大西洋倒数第二次冰漂碎屑事件(Heinrich2)同步发生,可视为东亚季风气候对H2事件的响应。高分辨率的δ18O序列揭示了H2事件的内部结构特征:(1)事件发生的突变性,石笋δ18O记录指示事件发生时在100a内δ18O从-8.59‰迅速正偏为-6.75‰,振幅达1.84‰;(2)事件结束的渐变性,δ18O正偏到-6.75‰后便以阶梯状缓慢负偏到-8.86‰至事件结束,持续时间近900a。这一过程与末次盛冰期东亚季风气候H1事件表现的季风强弱转换方式基本一致,说明末次盛冰期东亚季风气候H型事件具有共同的内部结构特征。研究表明,末次盛冰期东亚季风气候H事件的突变可能受北大西洋驱动并经青藏高原冰川变化放大。     

东亚夏季风石笋记录中缺失格陵兰间冰段25?

东亚季风是全球气候系统的重要组成部分[1~6]。了解北大西洋地区温度变化和东亚夏季风之间的关系对了解东亚季风的控制机制具有重要意义。葫芦洞和董哥洞石笋δ18O记录显示距今75~10ka北大西洋地区千年尺度温度变化对东亚夏季风变化具有重要影响:较强的东亚夏季风与北大西洋地区较高气温对应,反之亦然[7,8]。但是,在此之前东亚夏季风变化与北大西洋地区温度变化之间是否具有类似的联系?到目前为止对这一问题尚没有明确的探讨。根据最近分别在意大利北部[9]和中国中部获得的石笋δ18O记录,笔者发现,北大西洋地区冰芯记录的间冰段(Greenland…     

萨拉乌苏河流域末次间冰阶气候——以米浪沟湾剖面为例

米浪沟湾剖面末次间冰阶层序粒度和化学元素波动韵律与由古流动砂丘砂和上覆河湖相或古土壤构成的沉积旋回颇为一致。古流动砂丘砂犹如现代流动砂丘砂,是东亚冬季风主导下干冷气候的产物;河湖相和古土壤颗粒细化,化学、生物等地球风化程度增强,含较多喜暖的软体动物化石,指示其偏南夏季风主导下的温暖湿润气候。据此,末次间冰阶萨拉乌苏河流域至少经历了10次温湿(W事件)和9次冷干(C事件)气候波动,且可划分为MIS3e(58.85~48.98kaBP)、MIS3d(48.98~39.55kaBP)、MIS3c(39.55~34.59kaBP)、MIS3b(34.59~26.47kaBP)和MIS3a(26.47~23.07kaBP)等5个亚段。其中,19次冷/暖波动可与格陵兰GRIP冰心δ18O冰段/间冰段相对应,5个亚段与我国古里雅冰心在波动性质和相位上都极为一致,与V23-81冷性浮游有孔虫数代表的北大西洋地区气候也具有较好的可比性。谱分析显示出21.70ka、1.05ka、0.64ka、0.50ka等显著周期,即该地千百年尺度气候主要受与北大西洋热盐环流波动引起的东亚冬、夏季风强弱有关,而万年尺度上则受控于岁差周期所导致的太阳辐射变化。     

阿拉善高原古湖岸堤释光测年与晚第四纪湖面变化

阿拉善高原位于现代西风环流与东亚季风环流过渡带,该地区分布的湖泊对全球性气候变化响应极为敏感,阿拉善高原广泛分布的古湖岸堤为较准确地重建晚第四纪湖泊水位变化提供了良好载体.近年对黑河、石羊河尾闾湖泊以及吉兰泰盐池、雅布赖盆地等地的古湖岸堤的沉积地层以及石英和钾长石释光测年研究,重建了不同区域较高分辨率的末次间冰期以来湖泊时空演化过程.发现早在300 ka以前阿拉善高原就已经形成了高水位湖泊,黑河尾闾额济纳盆地在MIS11或更早、 MIS9、 MIS7、 MIS5和MIS 1形成了高湖面湖泊,高湖面湖泊形成存在100 ka的周期.阿拉善高原在末次间冰期及全新世形成了稳定高湖面湖泊,但间冰期内部湖面波动具有空间差异性,东部区域湖泊高湖面出现在MIS 5e^5c和中全新世,西部湖泊高湖面出现在MIS 5a^5c和晚全新世.湖面变化的空间差异性很可能与冰期-间冰期旋回尺度及间冰期内部东亚夏季风与西风气候系统在阿拉善高原的相互作用密切相关.     

南海西部54万年以来元素地球化学记录及其反映的古环境演变

通过对南海西部上升流区MD05-2899孔开展高分辨率碳酸盐地层学和XRF岩芯扫描元素地球化学分析,重建了晚第四纪54万来以来东亚夏季风的演化历史,探讨海平面升降对南海西部陆源碎屑供应量的影响。研究选用了ln(Ba/Al)作为该海区古生产力的指标,ln(Br/Al)作为有机物的指标,ln(Ti/Al)作为陆源碎屑供应量的指标。研究结果显示,东亚夏季风在过去54万年以来强度不断增强,具有明显的冰期—间冰期旋回特征,在间冰期强盛和冰期减弱,是控制该海区有机物含量变化的主要因素。东亚夏季风不断强盛可能直接导致了南海周边陆地降雨增强,河流径流量加大,使得南海西部上升流区域的陆源碎屑供应量在间冰期明显高于冰期。研究发现,当相对海平面低于-60 m的时候,大面积暴露的巽他陆架可能向南海西部深水区输入大量陆源碎屑物质,造成研究站位的陆源碎屑供应量在冰盛期出现高值。因此,晚第四纪的东亚夏季风演化和海平面升降共同控制了南海西部上升流区陆源碎屑物质供应量的变化。     

中国南方石笋氧同位素记录的重要意义

中国南部石笋氧同位素记录记载了重要的气候变化信息。应用石笋氧同位素记录时首先需要考虑检验石笋的平衡结晶生长,特别是重复性检验,以排除可能的偶然性或地方因素。中国南部重复性很好的南京葫芦洞和贵州董歌洞石笋氧同位素记录主要代表了当时的降水氧同位素信息。两洞的记录都显示,在冰期或冰段时期降水的氧同位素比间冰期或间冰段时期明显偏重。受夏季风强弱变化的控制,与目前亚洲季风降水氧同位素的季节变化相对应,在间冰期或间冰段时,ITCZ偏北,降水以夏季风的大规模大气环流下的对流降水为主,其氧同位素较轻;相反地,在冰期或冰段时,ITCZ偏南,降水以夏季风爆发前的锋面降水为主,其氧同位素较重。虽然尚有其他许多影响因素,亚洲季风的变化应是影响中国南部石笋氧同位素在冰期/间冰期或冰段/间冰段的尺度上变化的主导因素。但在更小的尺度上(例如小冰期),石笋氧同位素记录的解释则需要谨慎。虽然下最终结论为时尚早,但作为亚洲季风的两个组成部分的东亚季风和印度季风很可能是同步的,至少在冰期/间冰期或冰段/间冰段的尺度上是如此。基于上述研究,进一步提出亚洲夏季风强段/弱段的概念(AsianSummerMonsoonInterstadial/stadial,或ASMI/ASMS),其在上个冰期中与格陵兰冰芯间冰段/冰段一一对应