2.5Ma 以来古气候变化的混沌吸引子

利用2.5Ma以来经过时标调谐的宝鸡黄土剖面的粒度比值曲线,等时距(1000a)地重构了具2500个样本容量的时间序列。作者在分析此时间序列所记录的古气候变化的混沌特征后发现:2.5Ma以来的古气候是具有有限个自由度的复杂的混沌系统,吸引子关联维数为3.8,饱和嵌入维数为11,它的以最大Lyapunov指数和二阶Renyi熵表征的可预报时效(误差增大一倍所需时间)分别为0.66—0.76Ma和6600—7100a。已有的研究证明该剖面古气候时间序列的大部分时间区间受地球轨道参数的驱动,表明2.5Ma以来的古气候是一种混沌的与周期性的混合式振荡的动力系统。     

2.5Ma以来地球轨道参数变化对黄土粒度变化的线性驱动

本文对2.5Ma以来宝鸡黄土剖面粒度曲线与ETP曲线做了互功率谱和凝聚函数分析,以期反映风力强度与地球轨道参数变化的关系。结果表明,2.5Ma以来粒度记录中始终存在着与地轴倾斜度、岁差呈线性响应的41000a、23000a和19000a周期;同时,在0.6—0.0MaB.P.时段存在与偏心率呈线性响应的0.1Ma周期,在2.5—1.6MaB.P.时段存在与偏心率0.4Ma呈线性响应的周期。上述结果佐证了地球轨道变化对内陆古气候变化的线性驱动作用,但该理论不能解释在约0.9—0.6MaB.P.和1.6MaB.P.前后出现的二次较大的主导气候周期转型事件。     

奇异谱分析在地磁数据研究中的应用

为验证奇异谱分析在地磁数据中的拟合效果,笔者选取2017年1月至2019年7月吉林省长春地磁台FHDZ-M15仪采集的Z、H、D、F 4个分量进行奇异谱分析。通过构造轨迹矩阵、分解奇异值和重构序列等步骤提取信号的趋势项和噪声等成分,得出原始序列奇异谱分析拟合值。构建原始序列的一元线性回归分析作为对比模型并计算拟合值,运用RMSE (均方根误差)、MAE (平均绝对误差)和MSPE (均方百分比误差) 3项误差评价指标对奇异谱分析和一元线性回归分析的拟合结果进行误差分析,结果表明奇异谱分析拟合结果具有更高的精度。构建ARMA模型并对奇异谱拟合后的序列进行数值预测,给出置信区间并分析预测性能。ARMA预测模型显示,预测值序列与原始序列的变化趋势一致,且预测值均未超出置信区间的范围,表明在预测期内将无地磁异常发生。     

ENSO事件对长江上游1470-2003年旱涝灾害影响分析

对长江上游旱涝灾害时间序列(1470-2003年)及SST指数序列(1868-2003年)作统计相关与谱分析,探讨了长江上游旱涝灾害与ENSO事件的遥相关关系.结果表明:长江上游旱涝灾害主周期要大于ENSO事件的主周期,前者主周期主要为16.69a,5.09a以及10.47a,而后者主周期主要为5a,～10～12年以及～10a.交叉谱分析结果表明,长江上游旱涝灾害与SST在约5a以及约10～12a周期上呈现出显著的相关性.可以认为ENSO事件发生周期与生存周期的长短直接影响着长江上游旱涝灾害发生的周期与频率,并在5a以及10～12a的周期上表现出高的统计相关性.SST指数与长江上游旱涝灾害相关分析表明,ElNiño事件的发生使长江上游发生旱灾机率增大,而LaNiña事件的发生则使长江上游发生涝灾的机率增大.     

北京平原南口—孙河断裂南段第四纪活动性及其构造意义

通过对北京平原南口—孙河断裂南段上、下两盘钻孔ZK17和ZK18的磁化率和自然伽马测井曲线进行频谱分析,识别出显著的米兰柯维奇沉积旋回,揭示出北京平原区第四纪古气候及沉积过程受到地球轨道力的控制。通过对初始年代格架下的数据曲线进行100 ka的短偏心率信号滤波处理并调谐至天文理论偏心率曲线,建立了精度为01 Ma的连续天文年代标尺,在此年代学研究成果的基础上实现了对目标断裂活动性精细探讨的目的。通过对比断裂两盘的沉积速率变化,可以识别出南口—孙河断裂第四纪以来6个相对较强的活动幕。其中早更新世存在4个明显的活动幕,活动周期具有04 Ma准周期的特点,第Ⅰ幕和第Ⅲ幕分别对应了青藏高原隆升期的青藏运动的B幕(26 Ma)和C幕(17 Ma),中更新世的活动特征则对应了“昆黄运动”,北京地区新构造运动特征与之有较好的呼应关系。     

西藏阿里札达盆地上新世—早更新世河湖相地层年代学研究

通过对西藏阿里札达盆地河湖相地层实测剖面中的古地磁、ESR样品的测试分析,确定了札达盆地新近纪上新世—第四纪早更新世沉积地层的时间序列。测试结果表明:从剖面自下而上所做的古地磁测年数据为5.41～1.60Ma;而ESR测年数据为5.4～1.36Ma,两者大体吻合。根据古地磁、ESR测年结果,可将该套河湖相地层的时序划分为:上新世托林组(N21t)的形成时间为5.41～4.20Ma、上新世古格组(N22g)为4.20～2.57Ma、早更新世香孜组(Qp1-1x)为2.57～1.36Ma。为青藏高原新近纪上新世—第四纪早更新世地层时间序列标尺的建立,以及上新世、早更新世河湖相地层的划分与对比提供了重要依据。     

1100万年以来中国北方风尘堆积与古气候变化的周期及驱动因素分析

中国北方连续堆积的晚新生代风成红粘土-黄土,是气候干湿变化的良好地质记录.对第四纪黄土的研究,揭示了中国北方干湿的周期变化,但是中新世以来的古气候变化规律及其驱动机制还不清楚.通过对具有代表性的红粘土-黄土序列的粒度测试,并根据独立的古地磁地层年代控制,建立了我国北方1100万年以来气候变化的时间序列.在此基础上,应用传统谱分析和小波变换的方法,对1100万年以来的干湿变化进行了分析,讨论了11～7.3 Ma,8.0～5.0 Ma,5.3～2.5 Ma,2.5～1.2 Ma和1.2～O Ma期间我国北方和亚洲中部干湿变化的周期,发现在不同时间段分别存在着～20 ka的岁差周期、～40 ka的黄赤交角周期和～100 ka的地球轨道偏心率周期,获得了地球轨道运动变化引起太阳辐射变化驱动晚新生代亚洲内陆干湿变化的新证据.同时,还发现风尘沉积的粒度时间序列存在非轨道周期,可能是轨道周期谐振和时间标尺不确定性造成的.地球轨道运动变化引起的北半球太阳辆射量的变化,从而引起北半球冰期-间冰期旋回、西风带位置移动和亚洲季风强度的共同变化,可能控制着晚新生代我国北方粉尘沉积过程和古气候变化.加强粉尘堆积记录和古气候模拟研究,可深入认识我国北方晚新生代干湿变化的规律和机制.     

秦皇岛石门寨亮甲山奥陶系剖面化学地层和旋回地层研究

根据秦皇岛石门寨亮甲山奥陶系剖面的化学地层和岩石地层特征,将亮甲山组(O1l)细分为下、中、上段。选取Fe/Ca、Ti/Ca作为古气候替代指标,开展时间序列分析。通过多窗谱法(MTM)和傅里叶变换法(FT),从Fe/Ca、Ti/Ca比值中共提取出两个明显的米兰科维奇旋回：长偏心率405 ka和短偏心率90 ka。基于长偏心率周期建立的天文年代标尺表明,亮甲山组沉积时长为6.2 Ma,平均沉积速率为14.68 m/Ma,其中亮甲山组下段(0.00~48.00 m)和中上段(48.00~91.00 m)的沉积速率分别为12.00 m/Ma和19.55 m/Ma;马家沟组下部的沉积速率为18.00 m/Ma。奥陶纪生物大辐射可能直接导致碳酸盐生产模式由以灰泥生产为主转变为以生物碎屑生产为主,并使亮甲山组下段与中上段之交碳酸盐沉积速率大幅增加。旋回地层分析显示,早、中奥陶世之交天文轨道周期变化引起的地球气候改变可能对奥陶纪生物大辐射有重要的调控作用。     

江汉盆地始新世中、晚期气候变化周期性的孢粉学证据

采用时间序列分析方法对江汉盆地明钾1孔的孢粉数据进行了处理，发现在中、晚始新世时期孢粉植物群的波动存在各种周期成分。长周期有1.2Ma、2.0Ma及5.0Ma，中周期有0.2Ma、0.4Ma、0.6Ma、0.8Ma，其中1.2Ma及0.2Ma、0.4Ma、0.6Ma的周期成分在第四纪孢粉植物群的演化中也存在，且与8.0Ma B.P.以来的构造气候旋回，亚旋回的准1.2Ma及0.4Ma周期相一致。这表明地球运动轨道变化对气候的制约作用由来已久。该孔孢粉时间序列的趋成分显示最少有4个水平，反映了孢粉植物群演化的4个阶段。曲线还揭示36Ma B.P.前后的波动周期及振幅都有明显的变异，可能预示了一次大的环境变革。这一变化在很大程度上与喜马拉雅一期运动和地球南半球一次大的海洋和气候变冷事件相吻合。     

东亚冬季风演变和亚洲内陆干旱化信号的多尺度分析

对中国灵台黄土剖面1MaB.P.粒度时间序列和赵家川剖面3.6Ma风尘通量时间序列进行经验模态分解,探讨东亚冬季风和亚洲内陆干旱化的演变特征,发现,1)1MaB.P.以来,东亚冬季风波动主要周期是100ka,40ka和20ka,其中100ka的周期为主导周期;2)在100ka,40ka和20ka周期即偏心率周期、黄赤交...     

南极冰盖与中国风尘堆积

通过南极冰盖消长和风尘堆积物的气候事件对比,说明在4.3—2.5 Ma B.P,间南极冰盖增长和北极冰盖发展,中国第三纪风尘红壤土沉积可能是中国东部季风气候雏形形成的反映。2.6Ma以来,随着北极冰盖的迅速扩展,中国内陆进一步干旱化并促成黄土堆积。南极极锋带北移与黄土区极寒等事件的发生具有同步性,据此建立极寒事件的序列,可能反映大气环流强度变化情况。南极东方站冰岩芯气候曲线说明,黄土高原晚更新世以来的干冷期可能形成于0.115Ma B.P.。我国东部地区转暖大致发生在13000aB.P.,此后不久可能出现欧洲新仙女木寒冷事件。此外,大约在40000aB.P.可能有一寒冷事件。     

中国黄土研究新进展(一)黄土地层

本文扼要介绍最近几年中国黄土研究中的土壤地层学、磁性地层学、气候地层学、第四纪下界及海陆古气候对比等方面的新进展。根据新发现的黄土剖面,中国黄土中共可区分出37个土壤地层单位。中国黄土底界的古地磁年龄为2.5MaB.P.。2.5Ma以来,中国北方共经历了37次大的冷暖交替。2.5MaB.P.前后,全球气候出现了一次大的转型事件,它可作为第四纪的开始。中国黄土-古土壤系列同深海氧同位素记录在1.7Ma至今的时段上可以很好的对比;2.5Ma至1.7MaB.P.的气候变化,以黄土记录较为明确。     

山东庙岛群岛全新世黄土

庙岛群岛横跨渤海海峡,在这些岛屿上发育了第四纪各个阶段的黄土地层。在该区的马兰黄土之上普遍发育了全新世黄土。两者间有一清楚的侵蚀面相隔。全新世早期以浅棕黄色的黄土为特征,粒度较粗,其堆积时间约在10000—8000aB.P.之间。黄土层底部有零星散布的海相砾石和海螺化石。全新世中期为黑垆土发育期,其时间从8000aB.P.持续到2500aB.P。黑垆土厚约1.5m。全新世晚期又以砂质黄土堆积为特征,厚约30cm。     

龙街粉砂层形成时代及其古环境

本文从龙街粉砂层的颜色、岩性、沉积构造、相变关系及层序等多方面确认,龙街粉砂层足在元谋组上部洪积相的基础上发育起来的断陷湖盆沉积。依据龙街粉砂层的地貌位置、¹⁴C等方法确定其时间上限为10 000 a B.P.左右。依据元谋组与龙街粉砂层局部连续沉积关系,确定龙街粉砂层下限年龄为0.85 Ma B.P.左右（据古地磁测定的元谋组形成的上限年龄）。从而确定龙街粉砂层形成的时代为中更新世初到晚更新世末,地质年龄850 000—10 000a B.P.左右。     

南极地区晚第四纪环境及其与全球变化的关系

南极无冰区和冰芯的记录均表明,晚更新世以来南极地区的环境和气候变化是与全球变化一致的。在最近几十年,大气CO₂含量增加已引起南极地区气温升高,冰盖前缘缓慢消退。温室效应将促使南极冰盖（首先是陆缘冰）部分融化,但不可能崩溃。在今后50年内,南极冰盖部分消融引起的海面上升幅度将不超过2m。     

青藏高原的冰碛层与环境

最近3.4 Ma青藏高原尤其是南部可见七套冰碛层（自新至老M₀—M₆）,M₁—M₆上对应发育古土壤MS₀—MS₅,除M₀和MS₀外,形成于六次冰期和五次间冰期。通过与黄土高原对比,除M₆外,可用黄土-古土壤序列确定它们的年代。分别以M₀—M₅上的古土壤为标志,算出高原于1.56—1.23 Ma B.P.、平均高程约2500m开始整体隆升、经历时约0.4 Ma的三个阶段,在0.075 MaB.P.已升到4300m,上升速率从2.0、2.5、2.8增至8.7 mm/a,导致冰期雪线升高,冰进范围缩小。冰期和季风气候变化及阶段性隆升共同决定了高原的环境变迁。     

三万年前后太湖平原环境变化中的若干问题

根据近400个浅钻（30m）的岩性、岩相及其空间分布规律和¹⁴C年龄、矿物、粒度、微体、孢粉、软体动物化石分析,揭示了组成太湖基底及太湖平原的浅层第四系主要是23000—18000 aB.P.的褐黄色粘土、28000—23000 aB.P.前后的灰色粉砂和亚粘土以及大于33000 aB.P.的暗绿色粘土。上层和下层均属陆相,系海退过程中的泛滥沉积,示干冷环境;中层为海相,反映温湿的季风海洋性气候。区内全新统仅沉积于上层黄土侵蚀沟谷和洼地中,全新世海侵是局部的。     

黄土频率磁化率与古气候冷暖变换

本文详细研究和对比了几个区域的黄土剖面,证明中国黄土地层发育的一致性;根据第5阶段以来黄土磁化率和深海氧同位素曲线特征的比较,证明中国黄土地层的连续性和全球气候变化的一致性。黄土地层的古气候信息强度与分辨率成反比,是全球信号和区域信号的叠加。黄土高原各地厚度或沉积速率的差别主要是1.7 Ma以来形成的。黄土地层频率磁化率数值随黄土和古土壤层的出现,分别呈波谷和波峰对应,说明在温湿条件下有许多细小(<0.03 μm)的铁磁性矿物形成,它可能是导致古土壤磁化率增高的最主要原因。这些磁颗粒的含量反映古气候温湿程度的强弱和持续时间的长短。黄土频率磁化率对古气候的突变或渐变研究可能具有十分重要的意义。