基于石笋记录的云贵高原古气候变化研究进展

重建古气候、古环境已成为当今全球变化研究的热点.石笋作为岩溶洞穴次生化学沉积物的典型代表,是古气候研究的重要载体.基于近年来已报道的贵州荔波、茂兰、都匀凯口及云南寻甸、宣威、宁蒗等地11个洞穴30余根石笋的氧同位素数据的综合分析,认识云贵高原163 kaBP以来的古气候变化情况.结果表明,163kaBP以来,青藏高原隆升对全球气候格局的改变及季风系统的形成起到重大影响,在此大背景下,云贵高原气候演变体现了全球一致性,也呈现出其自身规律：（1）倒数第2次冰期的冰盛期（163.3～ 129.28 kaBP）,气候严寒干冷,期间伴随温凉向冷干的转变;（2）末次间冰期（129.28～78.92 kaBP）,气候温暖湿润,但期间冷暖波动变化幅度很大;（3）末次冰期（78.92～11.2 kaBP）,气候极不稳定,冷暖波动很大,总体呈现降雨由多变少,气温由高变低的变化趋势;（4）全新世（11.2 kaBP至今）,气候温暖,雨量充沛,气候呈现变暖—高温—稍变冷—恢复的变化趋势.云贵高原作为一个特殊区域,即东亚季风与印度季风的过渡带,对研究中国甚至于全球季风系统的演变发展有着重要意义.通过多指标多手段,提高研究区研究精度,拟建古气候变化曲线,应对全球变暖的区域性实证研究及未来气候模拟预测将是今后努力的方向.     

中国全新世气温变化特征

以中国全新世气温集成序列为资料,分析中国全新世气温变化特征,研究发现：全新世气温变化可以分为早全新世（11．5～8．8kaBP）波动升温期、中全新世（8．8～4．2kaBP）大暖期和晚全新世（4．2kaBP以来）转冷期3个阶段。8．0～6．2kaBP是暖期盛期,气温较现代高1℃多。全新世期间发生多次冷暖事件,有11．0kaBP、9．8kaBP、9．2kaBP、8．9kaBP、8．2kaBP、6．2kaBP、4．0kaBP、2．8kaBP、1．5kaBP和0．4kaBP等10次冷事件,有8次可以北大西洋相互对应;其中4．0kaBP和0．4kaBP是全新世最显著的冷事件;暖事件主要发生在8．6kaBP、4．7kaBP和3．5kaBP前后。全新世冷暖事件变化分别具有显著的1000a、700a的周期。     

长江上游全新世特大洪水对西南 季风变化的响应

利用24次全新世特大洪水序列与川渝地区近两千年的洪灾史料,对长江上游特大洪水事件和气候变化的响应机制进行了分析。从长江上游特大洪水序列与阿拉伯海记录的西南季风气候变化对比分析来看,特大洪水事件与西南季风变化具有很好的响应关系,特大洪水事件多发生于西南季风较弱的阶段,这些阶段以西南季风气候快速变化为特征,是气候剧烈波动期或气候的转型期。与北大西洋、贵州董歌洞石笋所记录的气候变化比较,特大洪水有的与全新世气候突变一致,有的则不一致,可能特大洪水事件更多表现为地方事件。与文献记载的历史洪灾事件相比,长江上游低频高量级的特大洪水事件对西南季风的变化具有更好的响应关系,而高频低量级的洪灾事件具有更高的随机性,由于历史文献记载的洪水量级差异较大,如果将他们笼统地放在一起分析,可能会掩盖洪水事件对气候变化响应机制。     

中全新世气候突变对青海东北部史前文化的影响

青海东北部自然环境对全球变化响应敏感,且本区史前文化发达、序列完整、遗迹丰富。因此本区是我国研究气候变化对史前文化影响的典型区域。利用气候和考古研究结果,采用GIS和数学分析方法,发现：4 kaBP本区气候向干冷化突变,齐家文化在3.9 kaBP突然衰弱,在干冷形势基本稳定的3.6 kaBP,出现辛店文化和卡约文化,遗址数猛增;齐家文化是农耕文化,辛店文化继承了齐家文化的生产活动,其地域范围缩小,向低海拔和向东部的低山丘陵、河谷、沟谷地带退缩;而卡约文化在适应气候突变后,改变了原有的生产方式,产生了一种新的经济方式--畜牧业,并向西和更高海拔的中山地、高山地等扩展,地域范围达到史前文化最大。因此气候突变,史前居民采取了不同的应对策略,进而形成不同的文化,气候突变是本区史前文化由单一向多元分异的重要驱动力,也是本区大型聚落难以维系,文明进程受挫的重要原因。     

福建屏南天湖山泥炭腐殖化度记录的早全新世以来气候变化

以14C测年为基础,构建了天湖山泥炭剖面的年代序列,通过对研究区泥炭腐殖化度与有机质的分析研究,发现两者呈现出很好的相关性,共同记录了研究区约9．5kaBP以来的气候变化,可划分出3个主要阶段：1）早期（9．5 ka BP-6．3 ka BP）泥炭腐殖化度最低,指示气候湿热,其中7．9ka BP-6．3kaBP为整个剖面腐殖化度最低值阶段,可能为研究区全新世气候最适宜期（全新世大暖期）阶段;2）中期（6．3 ka BP～2．8 ka BP）泥炭腐殖化度较低,指示气候温凉湿润;3）晚期（2．8 ka BP以来）,泥炭腐殖化度偏高,波动较大,指示气候温凉偏于．利用redfit红色噪声谱分析发现,有机质含量变化时间序列中存在948a、268a、342a的准周期,反映了中低纬度亚热带季风区气候变化对太阳活动的响应．     

毛乌素沙地15ka以来气候变化及沙漠演化研究

通过对毛乌素沙地东南缘的三道沟剖面进行沉积学分析,结合常规14C和光释光测年结果,并与已有研究进行对比,将毛乌素沙地15ka以来的演化过程分为4个阶段:15ka以前,处于末次冰期极盛期的后期,冬季风活动强烈,气候干冷、风蚀强烈,沙漠处于活化扩张阶段;15～6.33kaBP,气候逐渐回暖,风力减弱,但沙丘仍处于活化状态,期间可能有气候的暖湿波动;6.33～3.5kaBP,夏季风活动较强,冬季风活动较弱,气候总体温暖湿润,沙丘固定、沙漠退缩,其中又存在一些干冷波动,5kaBP前后气候曾发生突变;3.5kaBP以来,冬季风活动又逐渐增强,夏季风活动减弱,气候寒冷干燥,风沙活动增强。     

尕海DG03孔元素地球化学特征及其环境意义

通过对柴达木盆地尕海DG03孔沉积物的Ti、V、Cr、Mn、Ni、Zn、C、N等元素含量变化以及m(C)/m(N)、m(Sr)/m(Ba)比值变化的测定,结合DG03孔沉积序列的年代学测定和沉积物分布特征,分析了尕海地区11·52ka BP以来的气候环境变化过程。研究表明尕海地区在11·52ka BP以来存在明显的气候波动;4·70kaBP以来的全新世晚期气候波动频率加大,存在5次较为明显的冷干和暖湿的气候旋回,并且表现出冷干气候时段长,暖湿气候时段短的特征。     

岷江上游干旱河谷范围的界定及其变化分析

基于1961-2014 年岷江上游及其周边地区20 个气象站点的观测资料,运用Mann-Kendal非参数检验方法分析了研究区近50 a 的气候突变,结合DEM、土壤、水系、土地利用等数据构建了干旱河谷典型特征的诊断指标体系,准确地界定了岷江上游干旱河谷的范围并分析了其气候突变前后的变化。结果表明：（1）研究区气候突变的时间节点为1981 年,当前气候条件（1982-2014 年）下,岷江上游干旱河谷总长度约为151.63 km,面积约705.62 km²（占区域总面积的2.94%）,主要分布于松潘镇江关以下,经茂县凤仪镇至汶川县绵褫间的岷江干流,以及黑水河谷和杂谷脑河谷等岷江支流的两侧。（2）当前气候条件下干旱河谷较气候突变前（1961-1980 年）覆盖河道两岸更宽的范围且向北延伸,长度增加20.87 km,面积增加81.61 km²;（3）气候变暖和土地利用方式的改变是引起岷江上游干旱河谷范围扩大的主要原因。     

近50年来中国干湿气候界线的10年际波动

利用中国北方1951～1999年降水量和年蒸发量资料，计算了干燥度指数（D）。并据此将中国划分为干旱区（D（0.20）），半干旱区（0.20-0.50）和湿润区（D(0.50）），近50a中国干湿气候波动显著，区域差异大；50a波动幅度东北区为20～400km，华北区为40～400km，西北东部为30～350km，西南区为40～370km，以80年代为界，在20世纪80年代以前（包括80年代），西南区气候具有显著变湿趋势；西北东部稍变湿；华北区和东北区具有变干趋势，且华北区变干程度比东北区严重。进入90年代。西南区和西北东部气候有变干迹象。华北区西部气候的干旱程度有所增加，华北区东部有所减弱，东北区气候进一步变湿，半干旱区是湿润区与干旱区之间的过渡区，是中国季风的边缘地带，也是环境变化的敏感区，20世纪60～70年代中国（北方）干湿气候存在一次突变，由较湿润变为干旱。50年来干湿气候界线呈现出整体移动和东西、南北相异波动的特征，当干湿气候界线同时向西或向北移动时，中国北方气候就变得相对湿润；当同时向东或向南移动时，北方气候就变得相对干旱；当干湿气候界线东西、南北相异移动时，北方气候的干旱程度就介于二者之间。     

150kaBP以来巴丹吉林沙漠东南区域地层序列的新研究

巴丹吉林沙漠东南部边缘查格勒布鲁剖面中更新统/上更新统下部、上更新统下部/上更新统上部和上更新统上部/全新统的地质界线依次发生在59AGS/60L、39FD/40G和9L/10FD之沉积界面上。其时限依次大致为150kaBP、75kaBP和10kaBP,该剖面记录了150kaBP以来25个旋回的沙漠与湖相等沉积交替变更的历史过程。通过该剖面粒度和SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO在地层中的分布特征、软体动物化石指示的古生态等综合研究表明,所述这些沉积旋回是自那时以来,在北半球冰期间冰期气候波动影响下,冬夏古季风往复更迭所导致的非季风沙区沙漠期与间沙漠期多次正逆交替演变的结果。     

瓦窑沟剖面记录的早中全新世毛乌素沙地东南缘气候变化

毛乌素沙地位于中国东亚季风边缘区,对气候变化响应敏感。区域内分布着大量河湖相沉积地层,忠实记录了全新世以来气候变化状况。选取毛乌素沙地东南缘河湖相沉积地层为主的瓦窑沟剖面（WYG）,在光释光（OSL）和¹⁴C（AMS ¹⁴C）测年基础上,对粒度、色度和有机质环境代用指标进行分析,反演得出毛乌素沙地早中全新世气候经历了3个阶段：约9.8 ka BP前气候干冷,广泛沉积沙层;9.8—9.6 ka BP气候逐渐回暖,为气候干冷转为暖湿的过渡期;9.6—5.2 ka BP气候相对暖湿,发育砂质泥炭层。推测计算得出,剖面地层沉积速率沙层>过渡层>砂质泥炭层,且各地层均存在次一级旋回,曲线旋回周期砂质泥炭层（480 a）>沙层（150 a）>过渡层（130 a）,指示砂质泥炭层沉积速率最慢、形成时期气候相对稳定。研究结果与东亚季风区域古气候记录具有很好的可比性,是对东亚冬夏季风强度变化的全球性响应。     

福建屏南天湖山泥炭腐殖化度记录的早全新世以来气候变化

以14C测年为基础,构建了天湖山泥炭剖面的年代序列,通过对研究区泥炭腐殖化度与有机质的分析研究,发现两者呈现出很好的相关性,共同记录了研究区约9．5kaBP以来的气候变化,可划分出3个主要阶段：1）早期（9．5 ka BP-6．3 ka BP）泥炭腐殖化度最低,指示气候湿热,其中7．9ka BP-6．3kaBP为整个剖...     

青海湖湖东沙地河湖-风成沉积记录的中晚全新世以来环境变化

青海湖盆地因其独特的地理位置和气候环境,对气候变化响应敏感,是研究环境变化重要的场所。本研究在青海湖湖东沙地获取两个剖面,采用AMS¹⁴C测年,结合岩性、粒径组分和常量元素氧化物及其比值等多指标分析方法,重建了湖东沙地8.4 ka BP以来的环境演变过程。结果表明：除少量沉积物处于中等化学风化阶段外,大部分沉积物处于物理风化和初级化学风化阶段,说明自8.4 ka BP以来研究区气候环境总体上相对寒冷干燥。在千年尺度上,研究区不同时间段的气候环境存在较大的差异。8.4—4.2 ka BP气候相对温暖湿润;其中,8.4—6.2 ka BP河湖相和风成相沉积互层,表明存在明显的百年尺度气候波动;6.2—4.2 ka BP化学风化和淋溶作用较强,表明季风降水较多,径流较强,发育了较为稳定的湖泊沉积环境。4.2 ka BP以来湖泊消失,化学风化和淋溶作用减弱,沉积物从砾石转变为砂质黄土,显示气候较为冷干且波动较大。对比分析表明,中晚全新世以来青海湖湖东沙地的气候变化特征与东亚季风边缘区其他区域基本一致,并主导了区域沉积环境的演变过程。     

常量元素记录的毛乌素沙地东南缘全新世气候变化

毛乌素沙地处于中国季风边缘的半干旱区,对气候变化响应敏感,是研究过去全球气候变化的理想场所。对沙地东南缘锦界剖面全新统砂质黄土-古风成砂-古土壤互层沉积序列进行研究,在OSL测年基础上,通过沉积物常量元素氧化物含量及其比值分析,结合粒度、磁化率特征,探讨了毛乌素沙地东南缘7.9ka BP以来气候变化。结果表明：（1）地层常量元素氧化物以SiO₂和Al₂O₃为主,其他元素含量依次为Na₂O、K₂O、Fe₂O₃、CaO、MgO。各种元素活动性不同,K、Na活动性较强,易淋失;Si活动性较稳定,风成砂中易富集;Ca、Mg、Al、Fe活动性较弱,古土壤中富集。（2）7.9ka BP以来气候变化分为6个阶段。7.9～7.3 ka最温暖湿润时段;7.3～6.8 ka,气候转冷干;6.8～4.3 ka,整体上温暖湿润,期间存在2次由暖湿变冷干的波动,并出现过6次风沙活动,即6.6～6.3、6.1、5.9、5.7～5.5、5.3～5.0、4.7～4.4 ka;4.3～2.5ka BP,气候转冷干;2.5～1.8ka BP出现过短暂湿润期,但暖湿程度不及全新世中期;1.8ka BP以来气候渐趋干旱并接近现代气候。（3）全新世气候变化与毗邻的萨拉乌苏河流域、浑善达克沙地等记录的气候变化具有很好的一致性,这是通过东亚冬夏季风强弱消长变化对全球变化的区域响应。     

福建东部海坛岛老红砂敏感粒度组分对东亚冬季风演变的响应

本文在福建东部海坛岛青峰老红砂剖面年代学框架基础上,通过2.5 cm等间距高密度采样进行粒度分析,采用粒级-标准偏差方法提取敏感粒度组分,并证明敏感粒度组分平均粒径可作为东亚季风的强弱变化的替代指标,据此建立了约44.0 ka以来青峰剖面老红砂记录的冬季风演变序列。结果显示,约44.0 ka以来东亚冬季风经历了3个演变阶段：①44.0~25.5 ka BP东亚冬季风较弱, 呈现在波动中逐步增强趋势;②25.5~15.5 ka BP为东亚冬季风最强盛期,并呈现高频波动特点,东亚冬季风在21.8 ka BP前后达到鼎盛期;③15.5~7.1ka BP为冬季风减弱期,但在11~10 ka BP前后,冬季风突然显著增强。相邻剖面平均粒径记录的冬季风演变阶段也具有较好的重复性。对比发现,青峰剖面老红砂敏感粒度组分的气候记录与长江下游葫芦洞石笋δ18O和格陵兰GISP2冰芯δ18O记录之间有较好的吻合,尤其对新仙女木事件和4次H事件三者都有记录,但青峰剖面对D-O旋回记录信号不明显。     

晚冰期以来河西走廊花海古湖泊演化过程及其对气候变化的响应

通过分析河西走廊花海古湖泊沉积物中的盐类矿物组成,结合年代序列,重建了花海晚冰期以来湖泊演化过程及其对气候变化的响应。结果表明：晚冰期及新仙女木时期,花海湖泊以芒硝沉积为主,属硫酸盐型湖泊,湖水的盐度较高且周期性波动频繁;全新世早期（10.47 cal ka BP以前）,湖泊以洪泛堆积和风成沉积为主,揭示了湖泊萎缩、甚至干涸;全新世早期至全新世中期（10.47～8.87 cal ka BP）盐类矿物以碳酸盐沉积为主,为碳酸盐型湖泊,湖水淡化,湖泊水位开始逐渐回升;全新世中期（8.87～5.50 cal ka BP）盐类矿物呈现一定的波动变化,其中,8.8 cal ka BP 时期盐类矿物以硫酸盐沉积为主,湖泊由碳酸盐型转化为硫酸盐型,湖水咸化,盐度升高;随后盐类矿物以碳酸盐沉积为主,湖泊由硫酸盐型转化为碳酸盐型,湖水盐度降低、湖泊扩张;全新世中晚期（5.50 cal ka BP以来）出现沉积间断,表明中晚全新世时期湖泊逐渐萎缩。在全新世期间,花海湖泊千年尺度演化过程揭示了该区域气候干湿状况受亚洲季风和西风共同控制的影响。     

近8ka来云南洱海湖泊沉积记录的气候变化与夏季印度季风强弱变化的关系

根据洱海湖泊沉积物有机碳稳定同位素、元素、磁化率记录,近8ka来西南季风区洱海古气候演化可以分为9个阶段,气候变化以暖干-冷湿交替为主,暖干气候阶段西太平洋副热带高压控制西南地区的频率增加,夏季印度季风路径偏向西亚、中亚和青藏高原西部,包括洱海在内在云南高原气候暖干明显;冷湿气候阶段,副热带高压偏弱向东撤退,印度季风路径移向中国西南地区,降水增加,造成气候冷湿．湖泊沉积物记录的洱海流域人类耕作农业历史最早出现在5ka BP左右．     

全新世浑善达克沙地粒度旋回及其反映的气候变化

 利用浑善达克沙地北部锡林浩特风成砂/古土壤剖面的粗颗粒含量、标准偏差、中值粒径、平均粒径和粘粒含量等气候代用指标,对浑善达克沙地10 ka以来的沉积物粒度进行了系统分析研究\.结果表明气候变化存在4个阶段:10.7～9.6 ka BP气候相对干冷;9.6～6 ka BP气候温暖湿润; 6～3.4 ka BP气候干冷暖湿波动频繁;3.4 ka BP以来气候以干旱为主。     

末次盛冰期以来青藏高原东北部共和盆地冬夏季风演化记录

对青藏高原东北部共和盆地冬其剖面的化学元素与粒度分析表明,末次盛冰期以来区域冬夏季风总体上呈现此消彼长的关系,气候出现多次冷干-暖湿旋回。15.82 ka BP之前冬季风最强,夏季风最弱,为末次盛冰期时的冷干气候,但21 ka BP之前气候可能寒冷偏湿。15.82~9.5 ka BP夏季风明显增强,冬季风衰弱,气候明显转暖,其中老仙女木时期（14.7~13.7 a BP）和新仙女木时期（12.1~9.5 ka BP）气候相对冷干,而B-A时期（13.7~12.1 ka BP）气候相对暖湿。全新世以来冬夏季风出现多次波动,9.5~7.0 ka BP夏季风相对较强,气候相对暖湿;7.0~5.1 ka BP冬夏季风强弱交替频繁,气候出现冷干-暖湿旋回;5.1~2.7 ka BP夏季风总体较强,气候温暖湿润;2.7 ka BP 之后冬季风明显增强,气候趋于冷干。此外,区域冬夏季风演变过程与极地冰芯记录的冷暖事件大体一致,可以认为共和盆地气候变化是全球气候变化的区域响应。