洞穴石笋δ^18O与δ^13C气候意义研究

利用洞穴次生化学沉积物进行古环境重建是第四纪全球变化研究的一个热点,而碳氧稳定同位素是最重要的气候替代性指标.不少研究者利用洞穴次生沉积物如石笋中碳氧稳定同位素的记录已恢复了部分地区不同时间尺度古气候.同时,研究人员也面临着合理解释一系列机理性问题的挑战,如氧稳定同位素气候意义的多解性、碳氧稳定同位素在定量重建古气候方面存在一定程度失真现象等诸多问题.文中全面论述碳氧稳定同位素在古气候重建中定性与定量研究上存在的局限性,并在此基础上指出:要分别探究石笋中δ18O与δ13C各种来源进入洞穴石笋的地球物理化学全过程及其控制机制;研究现代大气降水同位素组成的各种效应在不同时空的组合规律;尽快建立更为科学的大陆矿物-水地质温标.     

云南寻甸地区全新世中期气候变化模式研究

通过对云南寻甸白石岩仙人洞1号石笋(XR1)进行TIMS-U系测年和氧碳同位素分析,揭示了该区全新世中期氧碳同位素气候演化的模式。依据石笋不同时段有机碳含量的变化,重建了基于石笋有机碳指标的气候变化模式。通过对比,发现这两种指标所记录的寻甸地区古气候变化过程几乎完全一致。云南寻甸地区全新世中期的气候演化可分为3个气候期:1)8 000—5 600 aBP为温暖湿润期,气温较高,降水丰沛,石笋的氧碳同位素偏负,有机碳含量偏高;2)5600—4500 aBP为气候突变期,气候由温湿变为冷干,石笋氧碳同位素持续偏正,有机碳含量持续降低;3)4500—2100 aBP为冷干气候期,该期气候稳定,氧同位素和有机碳含量变化不大,均维持在较低水平。     

湖泊碳酸盐在过去环境变化研究中的应用

国内外的研究成果表明,湖泊沉积碳酸盐矿物及其微量元素、同位素分布特征记录了全球或区域古气候环境演变历史,可以从中提取大量定量化的古气候参数。因此,可以根据湖泊碳酸盐矿物的含量和碳、氧同位素变化等信息推知其形成时期的气候环境,重建古环境,揭示气候环境演变的规律。湖泊碳酸盐是一种研究古环境演化重要的代用指标,在过去气候环境变化研究中有广阔的应用前景。     

青藏高原腹地植物碳同位素组成对环境条件的响应

现代植物碳同位素组成是特定环境影响的结果,通过对植物碳同位素组成的研究可以揭示植物生长期环境信息。针对青藏高原腹地高寒草甸~高寒草原过渡区植被碳同位素组成进行研究;该区高山嵩草样δ13C值在-25.63‰~-27.95‰间,平均值-26.63‰;高寒草原区混合样δ13C值于-26.29‰~-27.73‰间,平均值-27.04‰。高山嵩草样δ13C值总体呈现由南东往北西方向正偏趋势,研究区北部高寒草原区混合植物样也呈现出由南向北富重碳同位素趋势。这些变化规律被认为是主要受降水环境影响的结果,而区域内降水条件的展布规律则是受高原夏季风运移方式的控制。对植物δ13C值与地理位置的回归分析表明,该区植被碳同位素组成与地理位置相关,高山嵩草样(r=0.44603,n=29,p<0.05)和混合样(r=0.8112,n=5,p<0.1)均表现出对区域降水环境条件的良好响应。据此,以该区植物δ13C值为背景,进行合理推算,拟定了研究区内干旱区和湿润区界限的位置。     

中国热带珊瑚礁的第四纪气候记录

珊瑚礁剖面的氧碳同位素、地球化学、造礁珊瑚生长带等分析结果表明,珊瑚礁记录了第四纪气候波动的基本轮廓.早更新世总体趋暖,但至少有4个旋回.中更新世总体趋冷,但至少有7个旋回.晚更新世气候剧烈波动,但总体变化为两个前暖后冷的旋回.全新世为回暖-升温-降温的波动.历史时期约1 700 a来有4个前冷后暖的旋回.近200 a的气候波动表现为前百年正距平,后百年以负距平为主,但总体趋暖.     

上海东部地区晚第四纪沉积的孢粉组合及古环境

通过对上海东部地区南汇鹤鸣孔、东海1井、高桥G2孔3口钻井晚第四纪地层的孢粉研究,划分出了6个孢粉组合带和3个亚带,恢复了本地区植被演替、气候波动的6个阶段:第1阶段晚更新世晚期,反映气候凉冷稍湿;第2阶段前北方期,反映气候温凉略湿;第3阶段北方期,反映气候温和略干;第4阶段大西洋期,反映气候热暖潮湿;第5阶段亚北方期,反映气候温暖略干; 第6阶段亚大西洋期,反映气候温暖湿润。这为本地区晚第四纪古植被、古气候、古环境的重建提供了重要的孢粉学资料。     

广西北部山地沼泽20 ka以来的 碳同位素组成与气候变化

根据广西北部山地泥炭沼泽沉积的有机碳同位素组成、TOC和C/N等古气候指标对末次盛冰期以来该区植被与气候演变过程进行研究,结果发现：末次盛冰期（21―14 cal. ka B.P.）偏正的δ13Corg数据反映了山地植被面貌曾发生显著变化,指示冰期气候的冷干变化,但并未导致山地森林向地带性草地退化,C3植物仍占优势。沉积物岩性和TOC等数据表明：在14―10 cal. ka B.P.期间沼泽湿地逐渐形成,指示了东亚夏季风降雨的增强,与石笋指示的季风增强起始年代基本一致。冰消期碳同位素曲线负偏的变化要早于TOC指示的泥炭沼泽堆积,即10―9 cal. ka B.P.前后富有机质的泥炭堆积进入旺盛期。碳同位素组成在9―8 cal. ka B.P.存在一个正偏的变化波动,可能与8.2 ka降温事件或局地物源输入变化有关。7.0―2.8 cal. ka B.P.期间古田湿地的有机质输入较高,碳同位素偏负,指示气候暖湿。从1.7 cal. ka B.P.至今,δ13Corg值的再次正偏可能指示夏季风强度减弱,但考虑到该阶段为人类农业活动快速发展期,因此不排除人为因素的影响。此外,末次盛冰期广西山地与雷州半岛沿海低地的碳同位素值对比发现：沿海平原区与华南山地的沉积记录存在明显差别,其主要原因是山区因山地降雨效应使山区的湿度即便在盛冰期也能保持较高水平;而低地平原冰期阶段的降雨则显著减少,加上平原区较高的蒸发量使干旱程度增加,C4草本也相应增多。实际上,影响亚热带山地沼泽δ13Corg值变化的原因比较复杂,在利用δ13Corg值推论古气候时需要同时考虑气候因素和湿地沉积体的物源及其地貌环境等背景。     

黄土碳酸盐的研究

黄土是过去气候变化研究的重要对象之一。黄土中的碳酸盐则是黄土研究的一个重要内容。黄土碳酸盐的研究涉及了对次生碳酸盐的辨识、碳酸盐的含量、碳酸盐中的碳氧同位素以及碳酸盐的Sr同位素及其它微量元素等内容。对前人在这几个方面的研究作一初步的归纳总结,包括次生碳酸盐的辨识和提取对解释古气候环境有重要意义;碳酸盐的含量可反映出黄土和古土壤之间的不同气候状况;根据碳酸盐中的碳氧同位素则能大体定量得到古温度以及古植被状况进而反映古降水情况;而Sr同位素及其它微量元素则能反映出当时的化学风化程度,指示季风的强弱变化。     

湖泊碳酸盐记录的古水温定量研究进展

湖泊古水温乃至古气温的定量反演,可以促进过去全球变化研究由定性走向定量。目前利用湖泊碳酸盐对湖泊古水温进行重建主要有三种方式,一是运用同位素地质温度计原理,利用水温与湖泊碳酸盐氧同位素值和湖水氧同位素值三者之间的函数关系,对湖泊古水温做定量研究;二是通过测定介壳[Mg2+]/[Ca2+]进而重建古水温;三是通过测定湖泊流域范围内现代水文气象参数及一些相关的同位素资料直接建立起湖泊自生碳酸盐氧同位素值与温度间的统计模型。各种方法有不同的适用条件和适用范围及其一定的局限性,对此做了归纳和评述。     

湖泊碳酸盐氧同位素记录的古温度定量研究

同位素地质温度计的概念一经提出,便被应用于海洋古水温恢复。该方法被部分学者运用到湖泊领域,利用湖泊碳酸盐氧同位素记录,对古湖水温做定量研究,进而定量反演古气温。在利用湖泊碳酸盐氧同位素记录进行古温度定量研究时,需要考虑如下因素:气温对湖泊碳酸盐氧同位素值变化的影响机制;介形虫Sr/Ca与古盐度的关系;湖泊沉积碳酸盐成因及种类鉴定等等,做了相应评述。     

The Quaternary climate records of coral reef in the tropical zone of China

The analysis results of oxygen isotopes, carbon isotopes, geochemistry and the growth belt of reef coral etc. for some profiles of coral reef show that the basic pattern of climatic fluctuation during the Quaternary period can be reflected by coral reef. The trend of climate change was from cooling to warming during the Early Pleistocene with at least four cycles, and from warming to cooling with at least seven cycles during the Middle Pleistocene. The late Pleistocene is a period of the Quaternary which shows the most frequent variation of climate but generally two main cycles of warming–cooling can be seen. During the Holocene the climate went through a process of warming-rise in temperature-drop in temperature. During the historical period there were four cycles of cooling-warming at 1700 a BP. During the last 200 years climate change is characterized by two stages; a positive deviation in the former 100 years, and a negative deviation in the latter 100 years with general warming trend.     

中国热带珊瑚礁的第四纪气候记录

The coral reef in China’s tropics can be divided into three regions, namely, the South China Sea Islands, Hainan Island and the Leizhou Peninsula as well as Taiwan Island. There are 34 islands of coral reef which are named in the South China Sea Islands …     

220 ka以来萨拉乌苏河流域地层磁化率与气候变化

 萨拉乌苏河流域滴哨沟湾剖面磁化率变化结果表明:近220 ka来我国北方气候变化极不稳定,存在着不同尺度的频繁变化,特别是寒冷气候阶段变化尤为频繁,其中倒数第二次冰期存在5个气候旋回,末次冰期存在10个气候旋回。这些气候变化与深海氧同位素、极地冰芯反映的全球变化具有良好的对应关系,反映了该区气候变化与全球变化的一致性。控制本区气候变化的主要因素是全球冰量变化及太阳辐射影响的东亚季风变化。     

河北平原第四纪地层划分研究

通过对以往地层岩性、成因类型、结构、标志层1、4C、古地磁、钻孔等资料的重新分析与对比,依照《中国地层指南》对河北平原第四纪地层进行了重新划分和修订。以2.58 Ma为第四系下限,以0.78 Ma为中更新统底界,以相当深海氧同位素5阶段开始的0.128 Ma为上更新统底界,以大体相当深海氧同位素1阶段开始的0.01 Ma为全新统底界,修订后的河北平原第四系厚度减小40~220 m。该文是在以往研究基础上对河北平原第四纪地层划分的一次探讨,其成果为建立华北平原含水层结构模型搭建了平台。由于一些小区缺乏古地磁测年资料,而标志层、沉积物颜色特征界限又不明显,故影响了第四系下限和各统底界划分精度。     

中国过去2000年气候变化的评估

根据近20年中国在过去2000年气候变化研究领域的主要文献,对中国(特别是中国东部)过去2000年气候变化进行了综合评估。主要结论有：(1)在中国东部,虽然20世纪暖期的温暖程度非常明显,但至目前为止的研究结果显示,其温暖程度和波动幅度可能尚未超过过去两千年曾经出现过的最高水平。(2)中国东部降水同样存在数百年的趋势变化,且存在明显的区域差异,特别是华北与江南的低频变化趋势几乎相反。就东部地区的总体变化趋势而言：280′sAD以前,相对湿润;自280′SAD开始,逐渐变干;而至1230′SAD以后,则维持在一个相对较干的水平上。(3)中国西部的温度变化趋势与东部基本一致,但中世纪暖期与小冰期不如东部明显。(4)中世纪暖期,中国东部的华北地区相对干旱,江南则相对湿润;而在小冰期,华北地区则相对湿润,且整个东部地区的降水变率增大。     

气候变化背景下中国玉米生产潜力变化特征

玉米作为中国第一大粮食作物,探究其生产潜力在气候变化背景下的时空变化特征对中国有效应对气候变化具有重要意义。论文结合全球农业生态区模型、极点对称模态分解方法和集对分析方法,探讨了中国玉米生产潜力的周期性波动特征及长期变化趋势,进而分析了其空间格局演变过程。结果表明：1960—2010年间,中国玉米生产潜力呈增加趋势,由1960年代的9.10亿t增至2000年代的9.45亿t左右。在年际尺度上,中国玉米生产潜力主要以准3 a和准5 a的周期进行波动;在年代际尺度上,存在准10 a和准20 a的波动周期。其中,准3 a的周期波动是中国玉米生产潜力长时间变化的最主要特征,这主要是受年降水量变化的影响。从空间格局来看,中国玉米生长适宜区主要集中在加格达奇—锡林浩特—临河—西宁—天水—中甸沿线以东;1960—2000年间,玉米生产潜力界线在中国东北部和临河—西宁沿线发生了较为明显的移动。华北平原、辽河平原、四川盆地等地区的玉米单产潜力变化趋势具有较强的一致性,松嫩平原、三江平原、关中盆地、长江中下游平原等地区的玉米单产潜力变化过程与上述地区恰好相反。在这2类地区,玉米单产潜力的变化均较显著,但变化方向在年代际尺度上具有交替性。     

中国黄土地环境研究的进展

概述了中国黄土气候旋回划分、气候变化周期、黄土地层气候划分与深海沉积氧同位素曲线的对比,传统第四纪冰期划分与黄土地层气候旋回差异的原因,介绍了红褐色古土壤演积层和古土壤类型研究的新成果,黄土形成与演变的新模型,评述了黄土古植被研究的新成果,黄土形成与演变的新模型,评述了黄土古植被研究的新进展和今后黄土环境研究的趋势。     

2001-2015年间我国陆地植被覆盖度时空变化及驱动力分析

本文基于MODIS-NDVI遥感数据反演计算了我国陆地2001—2015年地表植被覆盖度的空间分布，讨论了植被覆盖度的时空变化规律，分析了影响植被覆盖度近十几年来动态变化的主要驱动因素。研究结果表明：我国陆地植被覆盖度从2001—2015年，植被覆盖度总体上呈增加趋势，其中淮河流域、华北平原地区、以及黄土高原地区增加趋势显著。根据植被覆盖度在时间序列上的变化特征，可将其变化类型分为持续增长型、先减小后增长等六种类型，其中农业种植区基本为一直增长型，而主要森林覆盖区，特别是西南地区的植被覆盖度在研究时段内表现出波动性的变化特征。降水是驱动华北平原北部，内蒙古，以及西北大部分区域植被覆盖度动态变化的重要因素，东北、青藏高原等地区植被覆盖度受温度的影响较大，而在中国东南沿海地区，光照条件是影响该区域植被覆盖度的主要因素。     

澧阳平原晚更新世晚期至全新世早中期环境演变及其对人类活动的影响

通过对澧阳平原野外调查,多剖面地层对比分析及岩板垱（YBD）剖面样品的粒度、地球化学元素分析和年代测定,揭示该区晚更新世晚期至全新世早中期环境演变,并探讨其对人类活动的影响。研究结果表明,30~6 ka B.P.间,澧阳平原由冲沟发育的黄土台地向河湖发育的平原丘岗地貌过渡;气候环境经历了弱暖湿-气候变差-凉湿-波动回暖-暖湿的变化;更新世末至全新世早期稻作农业的出现与该区的环境条件和文化基础密切相关;环境演变也推动了古人类活动范围和聚落特征的变化。