漓江流域末次冰期以来气候环境变化研究进展

为更好地认识漓江流域过去气候环境变化,更好服务于漓江流域未来气候环境预测、生态环境建设及资源环境可持续发展,本文对漓江流域末次冰期以来的气候环境研究现状进行了总结和综述。总结了年代学、现代过程研究、古气候环境重建和古人类演化方面的进展及存在的问题,并对下一步的研究方向进行了分析和探讨。希望能促进华南地区过去气候环境变化研究,并对经济社会可持续发展提供借鉴和参考,助力桂林可持续发展创新示范区建设。     

漓江水问题及其防治对策

文章回顾了漓江治理的历程,分析了目前漓江存在的水问题,并阐明其水灾频繁、水资源缺乏、水污染加重的成因,提出漓江治理必须进行可持续发展研究、改革流域管理体制、调整产业结构,兴修大中型水利工程和建设水污染防治工程等综合举措,才能协调流域上游与下游、城市与农村、一二三产业、灌溉与航运、防洪与补水等关系,走流域可持续发展之路      

漓江流域表层土壤水分物理性质空间异质性

为了解漓江流域土壤水分空间变化特征及其影响因素,基于2'经纬网格,采用地统计学方法对该流域表层（0~10 cm）土壤水分物理性质的空间变异进行分析。结果表明:从空间结构比上,漓江流域表层土壤含水量、容重、最大和最小持水量均具有高度的空间自相关性（各指标空间结构比均大于0.87）,且其空间分布趋势基本一致,由流域上游向中下游逐渐变化。土地利用对流域表层土壤水分物理性质及其空间变异具有显著影响。受时间尺度和土地利用类型等因素的影响,漓江流域表层土壤含水量相比其他土壤水分物理性质,其空间异质性由随机引起的空间变异增加,空间自相关减小,为0.87;而土壤容重最大,为0.92。相关结果对于漓江流域土壤水分动态模拟与预测研究具有一定参考价值。     

气候与土地利用变化对水文水资源的影响研究

水资源短缺和水患灾害已成为全球关心的重大问题。气候与土地利用变化对流域水资源和旱涝的影响以及由此产生的社会经济后果已引起人类社会的广泛关注。深入综合地开展这方面的研究对国民经济建设和可持续发展规划决策有重要的意义。通过分析总结已进行的有关研究工作 ,对该领域的研究进展作了简要回顾 ,讨论了现有工作的不足和今后的研究内容和方法。     

如何从根本上解决漓江枯水断流的问题？

广西桂林自古享有“山水甲天下”之美誉。特别是以桂林漓江风光和喀斯特地貌为代表的山水景观,有山青、水秀、洞奇、石美“四绝”之誉,是中国自然风光的典型代表和经典品牌。景在城中,城在景中,是桂林市的特色。但是近数十年来,由于气候的变化,环境的改变,每年枯水季节,漓江水流量骤减,几乎断流,严重影响桂林市旅游业的发展,也损害了“桂林山水甲天下”的美誉。笔者生活在桂林市,工作面向全广西,从事的是全区地质环境监测与保护工作,在工作中,我深深感到对桂林漓江流域环境的综合治理已迫在眉睫,刻不容缓。     

1960～2010年漓江流域降水变化特征研究

利用漓江流域及周边地区25个降水观测点50年的监测数据,通过Mapgis 6.7计算流域年降水量和月降水量。在此基础上,采用变差系数法、5年滑动平均法和Mann-Kendall检验法,分析漓江流域1960~2010年降水变化规律。结果表明:(1)1960~2010年,漓江流域降水年际动态为波动增加,年降水量每10a增加23.1mm;其中1970~2010年间,漓江流域年降水变化表现为波动减少,年降水量每10a减少14.6mm;但增减趋势都没有通过显著性检验;(2)漓江流域年内降水具有典型的雨季和旱季交替特征,雨季降水占全年降水的76.26%;(3)漓江流域月降水量随时间变化具有规律性的增减,其中1月和6月降水量随着时间推移增加,4月降水量随着时间推移而减少,1、4、6月的这种增减趋势通过99%的显著性检验;(4)漓江流域降水年内变化幅度比年际明显,年降水量变差系数小于0.18,月降水量变差系数大于0.61。     

气候变化对中国水资源情势影响综合分析

介绍了近年在气候变化对中国水资源影响研究方面的若干进展。研究表明,中国水资源问题的产生不仅与人口和社会经济快速发展有联系,更与气候环境的显著变化密切相关;未来的气候变化将会导致一些流域水资源更加短缺和洪涝灾害更加频繁,对流域水资源和可持续发展产生重要影响;在流域水资源综合规划与管理中,应十分重视气候变化的影响问题。     

基于SWAT模型的流域径流模拟研究进展

本文概述了国内外应用SWAT模型在流域径流模拟研究方面的主要进展.简要介绍了SWAT模型的径流模拟功能,概括了在不同流域、不同时间尺度上基于SWAT模型的径流模拟的适用性,并针对模型在具体应用时受特定区域下垫面影响这一限制因素,归纳了模型径流模拟功能的开发、改进与拓展.在此基础上,介绍了模型输入参数和环境变化对径流模拟结果的影响,特别是气候和土地利用/覆被变化对径流的影响.最后,总结了现有基于SWAT模型的流域径流模拟研究存在的问题,并就这些问题的解决方案进行了讨论.     

祁连山中部地区40 a来气候变化及其对径流的影响

过去４０ａ中,我国西北内陆流域山区气候已发生了显著变化。文章主要对祁连山中部的黑河和计赖河流域山区气候变化进行了分析,并根据气候变化特点计算了气候要素与年径流变化的关系。结果显示,同区径流对气候变化具有十分敏感的反应。不同流域、径流对不同气候要素具有不同的依赖性,这主要与冰川、积雪和冻土等寒区水文要素的分布和规模有关,黑河流域径流呈增加之势,主要与降水量增加密切相关,而计赖河径流则表现为减少的趋势     

1985-2014年漓江流域景观格局动态变化研究

文章以漓江流域为研究对象,应用1985年、2000年和2014年3期遥感影像,提取土地利用数据,采用土地利用动态度、土地利用转移矩阵等方法,分析1985-2014年漓江流域土地利用的演变趋势;结合Fragstats4.2景观分析工具,识别了该流域景观格局的动态变化。结果表明:1985-2014年,漓江流域土地利用整体变化幅度不大,主要表现为林地、耕地和草地面积减小,湿地、居民及城乡建设用地和未利用土地面积增加,且变化集中发生在2000-2014年。同时景观水平上破碎化和复杂化程度加剧,聚集程度和斑块连续程度有待提高;类型水平上林地景观破碎化层度增加,耕地和草地斑块面积增加,湿地和居民及城乡建设用地的聚集度较高,分布集中。     

MIS3阶段千年尺度突变事件在中国石笋δ13C记录中的印迹

基于山西阳泉市莲花洞石笋8个230Th年代和109个δ13C数据,获取了末次冰期54.5~41.1 ka BP期间平均分辨率为120年的δ13C记录。综合对比亚洲季风区29°~41°N之间5条独立定年的、高分辨率石笋δ13C记录表明:不同洞穴石笋δ13C记录在相同生长时段具有较好的重现性,δ13C指标能够有效指示洞穴上覆地区土壤CO₂产率,从而反映洞穴外部环境与季风气候的变化。δ13C记录的5个千年尺度亚洲夏季风增强事件在定年误差范围内响应于格陵兰冰芯记录的Dansgaard-Oeschger（DO）10~14事件,而2个弱季风过程与北大西洋钻孔记录Heinrich 5和Heinrich 5a事件密切联系。这种石笋δ13C记录的空间一致性表明亚洲夏季风及其控制下的区域生态环境波动在千年尺度上通过海－气耦合响应于北高纬气候变化。      

台湾头社盆地湖沼相沉积孢粉记录的6.2~1.3 cal ka BP以来气候研究

头社盆地位于中国台湾省中部,东亚季风区的最前沿,对东亚季风的响应十分敏感,研究其中晚全新世以来古植被、重建古气候序列,探讨其气候与东亚夏季风的关系具有重要的科学意义。文章对头社盆地泥炭—湖泊沉积的AMS14C测年、体积磁化率测试的基础上,基于孢粉记录,重建晚全新世来植被变化,恢复古气候。结果表明全新世中晚期以来分六个阶段：6.2~6.0 cal ka BP,气候凉干,植被类型是亚热带常绿阔叶林;6.0~4.0 cal ka BP,气候转暖湿,植被类型为含较多热带成分的亚热带常绿阔叶林;4.0~2.2 cal ka BP,气候相对凉干,植被类型转为亚热带常绿阔叶林;2.2~1.9 cal ka BP,气候又变暖湿;1.9~1.7 cal ka BP,气候快速冷干事件,森林退化;1.7~1.3 cal ka BP,气候重转温暖湿润,植被类型为接近现代的沼泽草原。整体上6.2~2.2 cal ka BP的气候变化是由温暖湿润向温凉干燥转变的趋势,这是全新世中晚期以来的太阳辐射量减少所导致的,太阳辐射量的减少导致热带辐合南移,进而导致东亚夏季风减弱,而2.2 cal ka BP之后气候波动较大,可能是在东亚夏季风减弱的背景下,ENSO活动加强与人类活动的干扰下耦合的结果。     

长江中游石笋年层厚度作为东亚夏季风强度代用指标的研究

利用Olympus偏光显微镜,直接在光学薄片上对长江中游和尚洞HS4石笋进行微层计数,并测量微层厚度。微层计数结果与其对应的UTh定年结果相吻合,证明该支石笋微层为年层;统计分析说明,该石笋的年层厚度变化响应近百年来东亚夏季风强度变化,两者呈负相关,说明长江中游石笋生长受东亚夏季风制约。因而,长江中游石笋年层厚度可以作为高分辨率的东亚夏季风强度代用指标。     

中国黄土高原西缘甘肃万象洞MIS 5石笋δ18 O记录与南方地区石笋记录的对比研究*

位于青藏高原与黄土高原过渡带的甘肃武都万象洞石笋WXSM51和WXSM52提供了MIS 5(118~79kaB.P.)高分辨率的δ¹⁸ O记录。研究表明, 万象洞石笋δ¹⁸ O值与夏季风强度呈负相关关系, 与我国西南部的贵州董歌洞石笋δ¹⁸ O记录有良好的对应关系, 并与高纬度的格陵兰NGRIP冰芯δ¹⁸ O记录和65°N太阳辐射强度有很好的一致性, 说明万象洞石笋δ¹⁸ O记录了118~79kaB.P.期间亚洲季风强度的变化, 同时也说明东亚季风强度的变化和全球气候变化同步, 而且主要受控于北半球太阳辐射强度的变化。同时它与地中海碳酸盐记录有很好的相似性, 和巴西石笋δ¹⁸ O记录在千年尺度上表现出相反的变化趋势, 说明东亚季风区、地中海地区以及巴西季风区之间存在密切的联系, 指示了南北半球气候在千年尺度上存在"跷跷板"(seesaw)现象。万象洞石笋δ¹⁸ O记录的MIS 5b与MIS 5a突发性转换, 与NGRIP冰芯δ¹⁸ O记录相似, 而与神农架记录存在差异, 说明万象洞地区对亚洲季风强度的响应更为敏感。     

中晚全新世湘西莲花洞石笋旋回沉积速率变化及其古气候意义

石笋旋回沉积速率是按照石笋沉积旋回测年得到的沉积速率,是石笋沉积过程的重要参数和反演古气候变化的有效代用指标。旋回沉积速率的波动可能反应了地表温度和降雨量的变化,与夏季风强度存在关联。文章以湖南湘西莲花洞LH2石笋为材料,利用42个230Th年龄获得的石笋旋回沉积速率序列重建了8.6 ka BP以来湖南湘西地区温度和降雨雨量的变化历史: 8.6-4.2 ka BP期间,气候以高温多雨为特征,夏季风强,石笋生长率高,但气候并不稳定,存在一系列千年-百年尺度的波动;4.2-0.05 ka BP期间,气候整体偏冷干,旋回沉积速率偏低。总体上,在轨道尺度上,LH2石笋的旋回沉积速率与该石笋的δ18O值之间存在负相关关系。旋回沉积速率的重复性检验证明了旋回沉积速率古气候记录的有效性。石笋旋回沉积速率变化主要受北半球夏季太阳辐射量的控制和ITCZ的直接影响,在百年尺度上,旋回沉积速率的波动可能与中晚全新世的弱季风事件存在关联。      

贵州荔波董歌洞较老石笋ICP-MS~(230)Th测年研究及古气候应用

石笋记录研究的进展与测年技术的发展密不可分,测年新技术的突破不断推动利用石笋重建古气候研究的飞速前进。在利用石笋进行古气候重建过程中,建立精确的时标是首要条件。通过对较老(>250ka)石笋的ICP-MS230Th测年研究,发现贵州荔波董歌洞D6、D7、D9石笋具有比较连续的高分辨记录,最老年龄超过400ka,通过230Th测年数据的分析为建立我国西南地区500ka以来标准剖面打下基础;对董歌洞3根大型石笋135个230Th年龄数据及生长速率的分析研究,发现石笋生长速率在大尺度的变化上与海洋沉积SPECMAP曲线δ18O记录有很好的负相关关系,并与北纬25°夏季太阳辐射能量变化曲线呈一定的正相关关系,石笋生长速率的变化在间冰期处于高值,而在冰期时为低值,在间冰期和冰期转化阶段生长速率呈跳跃式变化。通过生长速率变化分析表明,石笋生长速率记录了过去突变冷暖事件的变化,因此可以作为一个有意义的环境记录替代指标来研究古降水及古气候变化。     

贵州荔波地区2000年来石笋高分辨率的气候记录

通过对荔波董哥洞石笋进行高精度的ICP MS或TIMS U系测年和碳、氧同位素分析,建立了荔波地区2 300a B.P.来高分辨率的古气候变化的时间序列。研究结果表明,贵州荔波地区2 300a B.P.以来石笋记录的季风气候变化,大致可分为8个气候(亚)期:① 2 300～1 800a B.P.为降温期,显示东亚夏季风减弱,东亚冬季风增强,气候干旱寒冷;② 1 800～1 080a B.P.气温有所回升,显示东亚冬季风缓慢减弱,东亚夏季风有所回升,表现为半湿润的温凉气候期;③ 1 080～680a B.P. 为降温期,气温再次下降,显示东亚冬季风再次增强,但降水相对增大,表现为寒冷湿润的气候期,是气候变化的关键转折时期;④ 680～550a B.P.温暖期,显示东亚夏季风再次增强,气温升高,降水增大,表现为温暖湿润的气候期。⑤ 550～400a B.P.寒冷期,显示东亚冬季风快速增强,气温下降,表现为寒冷湿润的气候环境,是近1 000年以来最冷的时期;⑥ 400～364a B.P.温凉期,显示东亚夏季风有所增强,气温有所回升,表现为温凉湿润气候环境;⑦ 364～324a B.P.冷凉期,显示东亚夏季风有所减弱,气温有所下降,表现为冷凉湿润气候环境;⑧ 324a B.P.至今,气候相对波动期,同位素记录曲线呈锯齿状波动,在其内包括若干个冷凉半湿润、冷湿的气候变化亚阶段。根据荔波董哥洞石笋的高分辨率的古气候变化的连续记录,揭示了荔波地区2 300a B.P.以来的一些百年尺度的重大气候事件——干旱寒冷期、隋唐温暖期(或小温暖期)、小寒冷期以及一些十年尺度的降水、温度变化。石笋记录的这种百年、十年尺度的突发性气候变化事件,与冰芯记录极为相似,反映低纬度地区石笋记录的季风气候与高纬度及北极地区的气候具有极好的相关性,这对于认识现代气候系统变化以及对未来十年—百年尺度的气候预测和演化的驱动机制,具有重要的科学意义。     

神农架天鹅洞石笋76～58 kaB.P.时段DO事件

据神农架高海拔天鹅洞一支石笋9个230Th年龄和332组氧、碳同位素数据,建立了76～58 kaB.P. Dansgaard Oeschger (DO)事件时间序列,揭示了深海氧同位素4阶段(MIS4)东亚季风降水百年尺度变化过程。天鹅洞和葫芦洞石笋、格陵兰NGRIP冰芯δ18O对比显示,天鹅洞记录DO18事件暖湿程度相当于深海氧同位素3阶段(MIS3)水平,其振幅类似于格陵兰冰芯δ18O记录。起始时间上,天鹅洞记录DO18事件在710年230Th测年误差范围内和葫芦洞记录保持一致,并支持了NGRIP冰芯记录对应时标。在全球降温背景下,如此典型DO事件指示了强季风降水过程。70 kaB.P.左右,冰芯DO19事件至少老于石笋记录约950年,远大于700年左右的230Th测年误差,对老于该时段的冰芯时标需高分辨率地质记录进一步验证。69.09～64.64 kaB.P.（ DO19ˊ~18）期间,冰芯记录的百年尺度峰谷变化和天鹅洞石笋记录一一对应,反映了低纬热带海洋和北大西洋温盐环流之间耦合作用。     

全新世早期弱夏季风事件的精确定位及机制探讨--以湖南莲花洞LHD5石笋为例

全新世早期是太阳辐射加强、全球温度上升,并伴随着冰盖消融的重要时期,而其间发生的冷事件以及亚洲季风区的弱夏季风事件的成因一直是全新世早期研究的重点。对亚洲季风-海洋-极地联系研究有着重要的意义。通过分析湖南莲花洞LHD5石笋28个U/Th年龄和535个氧同位素数据重建了全新世亚洲季风演化特征,其中全新世早期分辨率达8年。LHD5石笋记录到YD结束时间为11748±30 a B.P.,全新世开始于11684±39 a B.P.,转换时间约为64年,与格陵兰gicc05记录在误差范围内一致。LHD5石笋记录到全新世早期6次弱夏季风事件,事件年龄中心点分别为11461±34 a B.P.、10354±36 a B.P.、9957±25 a B.P.、9062±36 a B.P.、8744±23 a B.P.、8144±24 a B.P.,其δ18O值的波动幅度分别为1.08‰、0.94‰、0.66‰、0.90‰、0.55‰、1.02‰,这些弱季风事件在亚洲季风区具有普遍的区域意义。除8.2 ka事件之外,10 ka B.P.之前的弱季风事件除了受到太阳活动的影响,还受到北大西洋IRD事件的影响,而之后更多地受到太阳活动和ITCZ南移的影响。     

贵州荔波董哥洞3号石笋的同位素年龄及古气候信息

石笋是岩溶记录中最全面、最系统的古气候环境信息库,研究表明,洞穴内、外环境变化,都不同程度地显示在石笋的组成、结构构造、沉积 (生长 )纹层及其层面构造、沉积速率和古气候环境变化等方面。利用洞穴石笋保存的信息重建古环境,是近 2 0年来的热门课题之一。当前全球气候变化预测研究中,洞穴石笋的高分辨率定年和碳、氧同位素组成的变化规律,为这个领域的突破和填补空白作出了重大贡献。本文通过对荔波董哥洞 3号石笋进行热电离质谱 (TIMS)U-系测年及碳氧同位素分析,获得了距今 16.33万年至 9.13万年的古气候信息。石笋在大于 16.33万年前开始生长,9.13万年后停止生长,平均沉积速率为 2.87mm/ 100a(未扣出间断时间 ),属中更新世的产物。其年龄与δ18O的变化可与深海岩芯V2 8～ 2 38同位素记录所揭示的第五和第六阶段以及与北方离石黄土层 (L2 )和下马兰黄土第一古土壤层 (S1)进行对比。它反映此阶段区内经历了寒冷和温暖 (间夹冷期 )等气候变化,与全球古气候变化波动基本一致,同时也存在地区性的气候变化。