天山地区大气降水氧同位素的影响因素及其对西风环流变化的指示意义

利用全球降水同位素观测网（GNIP）提供的乌鲁木齐大气降水氧同位素（δ¹⁸O_p）观测数据（1986-2003年）,结合和田δ¹⁸O_p数据及天山冰芯δ¹⁸O记录,分析了天山地区δ¹⁸O_p在年内和年际尺度上的变化特征,及其与主要气候要素（温度和降水量）的关系。结果表明,年内尺度上,δ¹⁸O_p与月均温和月降水量均为显著正相关,表现出明显的“温度效应”;年际尺度上,加权平均年δ¹⁸O_p与年均温度却呈现负相关关系,与降水量仍为正相关。近40~50年的天山地区4支冰芯的δ¹⁸O具有整体偏负的变化趋势,与研究区逐步升高的温度呈反向变化,说明在年际至年代际尺度上,这一区域δ¹⁸O_p与温度之间的负相关关系是客观存在的。进一步对研究区水汽来源路径的对比分析发现：δ¹⁸O_p值偏负的高温年份（1997年）的暖季水汽相对更多来源于远源的高纬度区域,而δ¹⁸O_p值偏正的低温年份（1988年）则相对更多来自近源的中、低纬度区域;同时,研究区上风方向的欧亚大陆14个GNIP站点1997年和1988年的暖季加权平均δ¹⁸O_p值存在高纬度区域偏负而中、低纬度区域偏正的特征;这些结果说明年际至年代际尺度上,天山地区δ¹⁸O_p与温度之间的负相关,本质上指示了西风环流南北摆动所引起的水汽来源变化,可以作为西风环流变化的指示器。     

海河流域降水稳定同位素的云底二次蒸发效应

云底二次蒸发导致的同位素动力分馏可显著影响观测的降水同位素组成和大气水线。本文利用海河流域7个监测站点的降水δ²H和δ¹⁸O数据,分析了云底二次蒸发对流域降水同位素的影响。结果表明：流域降雨水样的大气水线为δ²H=7.19δ¹⁸O-0.74,显著不同于降雪水样的大气水线(δ²H=8.42δ¹⁸O+15.88);流域降雨,特别是小降雨(<5 mm)事件,易受到云底二次蒸发的影响,导致其大气水线的斜率和截距均随着降雨量的减小而减小。流域降雨同位素的云底二次蒸发主要受气温和相对湿度控制,随着气温的升高和相对湿度的减小,云底二次蒸发加剧,导致观测的地面降雨富集重的同位素,同时伴随的同位素动力分馏导致流域降水过量氘(d)值以及大气水线的斜率和截距均减小。与平原地区相比较,流域山间盆地地区受“雨影效应”影响,气候相对干燥,其降雨同位素受更强的云底二次蒸发影响。观测期间,流域小的降雨事件占总降水事件的42%,故云底二次蒸发对流域降水同位素具有重要的影响。     

西天山温泉地区全新世沉积物元素地球化学记录及其古环境意义

通过对西天山温泉湿地钻孔沉积物Rb/Sr、Sr/Ca、Ti/Sr、Mg/Ca、Zr/Sr 5种特征元素比值综合分析与对比研究,识别温泉湿地全新世气候变化驱动模式。结果表明：（1）温泉湿地沉积物提供了新疆全新世气候变化的可靠记录,其全新世气候经历了暖干（10300—7700 cal a BP）-暖干向温湿过渡期（7700—7000 cal a BP）-温湿（7000—4200 cal a BP）-温干（4200—2900 cal a BP）-冷湿（2900—81 cal a BP）5个阶段变化过程。（2）与邻近区域其他替代性指标所指示的气候变化相吻合,验证了新疆地区全新世早期暖干、中晚期冷湿的气候变化模式,表明新疆地区全新世气候类似于西风模式。（3）温泉湿地沉积物化学元素比值在7700—7000 cal a BP期间指示的降温过程是8200 cal a BP全球变冷事件的响应;4200—2900 cal a BP期间指示的升温过程或许与3000—2900 cal a BP敦德冰芯反映的全新世次高温事件相关。同时,与周边区域其他替代性指标对比发现,新疆地区逐渐湿润的变化趋势可能是全新世温度...     

黄土高原东部夏半年降水稳定同位素特征及水汽来源分析

大气降水氢氧稳定同位素的组成可以指示降水过程的气候环境变化,分析大气降水稳定同位素的变化,对于研究气候条件下的水文循环过程具有重要意义。本文基于2019年夏半年（4—10月）黄土高原东部8个站点采集的152个降水样本的δ²H和δ¹⁸O的测定,系统分析δ²H和δ¹⁸O的时空分布特征及与气象参数、云下蒸发的关系,并利用HYSPLIT模型分析了水汽来源及运移路径。结果表明：① 研究区夏半年降水δ²H¹和δ¹⁸O存在显著的季节变化,其中5—7月逐渐富集、8—9月逐渐贫化;研究区降水δ²H和δ¹⁸O亦表现出显著的空间差异,整体上呈现由东南向西北逐渐增加的趋势。② 区域大气降水线的结果表明,该区整体上降水受云下蒸发作用较为显著,但位于盆地地区（赵城、阳泉、长治）降水过程受局地内循环影响较明显。③ 该区域降水中δ¹⁸O并未表现出显著温度效应和降水量效应,仅汾河谷地的介休站存在温度效应而介休、临汾站存在降雨量效应。④ 云下蒸发过程对太行山土石山区中部的阳泉站、北部的大同站以及汾河谷地的临汾站影响较为显著,其云底与地表降水的氢氧稳定同位素差异较显著。⑤ 水汽来源分析的结果显示,该区域夏季降水的主要来源为近地及东南方向下的渤海等地,远距离下的西方路径水汽含量占比较小。本文的结果对于增进区域水循环的认识及水资源的合理优化配置具有重要意义。     

晚冰期以来乌伦古湖沉积物多指标高分辨率的古环境演化

对位于北疆福海县的乌伦古湖Ulungur10B孔岩芯进行分析,以AMS~(14)C测年为年代框架,结合粒度、烧失量和色度指标重建了该地区12.3 cal ka BP以来的古环境演化。结果显示:12.3~11.2 cal ka BP期间,湖泊有机质含量较高,区域有效湿度较大;11.2~7.4 cal ka BP期间,沉积物平均粒径大,有机质含量低,色度a*值、b*值偏大,区域气候冷干,湖面水位较低;7.4~4.3 cal kaBP期间,沉积物平均粒径减小,有机质含量升高,色度a*值、b*值减小,区域气候暖湿,湖泊水位较高;4.3 cal ka BP以来指标在波动中变化,反映湖泊水位在波动中变化,区域有效湿度有所降低。乌伦古湖晚冰期以来古环境演化与周边环境记录一致,气候变化模式符合中亚干旱区全新世气候变化的西风模式。     

全新世温度研究回顾及对历史人地关系的启示

最新一些研究结果强调了全新世期间的长期增温趋势,综合全球平均海平面、大陆冰盖面积、大气温室气体和太阳辐射证据来看,这比传统观点所认为的全新世期间的长期降温趋势,更具有合理性。回顾历史,结合最新的一些研究进展,发现支持“中全新世大暖期”和“晚全新世降温趋势”的证据存在明显的不确定性,最核心的问题为晚全新世加强的人类活动对代用指标或者证据的强烈扰动,使得其不能准确地反映真实的气候变化过程。鉴于目前全新世温度历史争论的核心关键在于晚全新世,因此有必要加强晚全新世温度变化研究。在人类活动影响较小的地区,或者利用对人类活动不敏感的代用指标开展研究,有望可以获得更可靠的晚全新世温度历史重建结果,为准确认识中华数千年文明的长期温度变化背景,进而理解期间的“人地关系”演化历史,并最终客观认识现今面临的以全球变暖为主要特征的气候环境问题,提供一定的科学基础。     

湖北郧县辽瓦店黄土剖面风化特征及其对气候变化的响应

对湖北郧县辽瓦店剖面的沉积学特征及磁化率、粒度、Rb、Sr含量等理化指标进行了研究。结果表明:辽瓦店剖面自下而上具有马兰黄土(L₁)-过渡层(L_t)-古土壤(S₀)-全新世黄土(L₀)-表土(TS)地层序列;不同地层单元的风化成壤差异明显,其成壤强弱顺序为古土壤S₀成壤最强、全新世黄土L₀和过渡层L_t次之、马兰黄土L₁最弱。成壤强弱的变化揭示出该区晚更新世末期(11 500 a BP以前)气候干冷,全新世早期(11 500~8 500 a BP)气候处于晚更新世干冷向全新世中期暖湿的过渡阶段,全新世中期(8 500~3 100 a BP)气候最为温暖湿润,全新世晚期(3 100 a BP以来)气候转为干冷且逐渐恶化的变化过程。     

基于第二次冰川编目的中国冰川现状

以2004年之后的Landsat TM/ETM+和ASTER遥感影像为基础,参考第一次中国冰川目录及其他文献资料,经过影像校正、自动解译、野外考察、人工修订、交互检查和成果审定等技术环节,完成占全国冰川总面积85.5%的现状冰川编目,确定中国目前共有冰川48571条,总面积约5.18×10⁴βkm²,约占全国国土面积的0.54%,冰川储量约4.3~4.7×10³βkm³。中国冰川数量和面积分别以面积<0.5βkm²的冰川和面积介于1.0~50.0βkm²的冰川为主,面积最大的冰川是音苏盖提冰川（359.05βkm²）。中国西部14座山系（高原）均有冰川分布,其中昆仑山冰川数量最多,其次是天山、念青唐古拉山、喜马拉雅山和喀喇昆仑山,这5座山系冰川数量占全国冰川总数量的72.3%;冰川面积和冰储量位列前3位的山系分别为昆仑山、念青唐古拉山和天山,尽管喀喇昆仑山冰川数量和面积均小于喜马拉雅山,但前者冰储量高于后者。从冰川海拔分布来看,海拔4500~6500βm之间是冰川集中发育区域,约占全国冰川总面积的4/5以上。冰川资源在各流域分布差异显著,东亚内流区（5Y）是中国冰川分布数量最多、面积最大的一级流域,约占全国冰川总量的2/5以上;黄河流域（5J）是冰川数量最少、规模最小的一级流域,仅有冰川164条,面积126.72βkm²。新疆和西藏的冰川面积和冰储量约占全国冰川总面积的9/10。     

中亚哈萨克斯坦南部VA黄土剖面过去～25 000 a来沉积地层特征

选取位于中亚哈萨克斯坦中南部的VA剖面作为研究对象,剖面厚7 m,野外采样以及实验分析间距均为5 cm。在AMS ¹⁴C测年基础上,综合野外地层考察和实验室指标（包括磁化率、碳酸盐、有机质和粒度）分析,结果表明：I：该剖面过去～25 000 ¹⁴C a BP以来地层主要可以分为五个地层单元：（1） ～26 000 ¹⁴C a BP—～22 000 ¹⁴C a BP,河流作用过的黄土层;（2） ～22 000 ¹⁴C a BP—～19 000 ¹⁴C a BP,潜育化的黄土层;（3） ～19 000 ¹⁴C a BP—～10 000 ¹⁴C aBP,弱土壤层;（4） ～10 000 ¹⁴C a BP—～5 000 ¹⁴C a BP,典型的黄土层;（5） 过去～5 000 ¹⁴C a BP以来,土壤层。II：将VA剖面与欧洲区以及东亚区黄土沉积对比发现：研究区过去～25 000 ¹⁴C a BP 以来地层沉积与欧洲黄土沉积类似,全新世地层序列与东亚区具有反相位关系：中亚区早全新世为黄土沉积,晚全新世发育土壤层,说明研究区过去25 000 ¹⁴C a以来主要受西风带和地中海气候控制,具有西风区气候特征。III：VA剖面MIS2记录到的潜育化黄土层以及弱土壤层显示研究区在MIS2时段气候相比东亚区更为湿润。     

黄河三角洲利津超级叶瓣时空范围的再认识

黄河三角洲是世界著名的河流三角洲之一。自有学者首次系统地提出黄河三角洲全新世10期超级叶瓣的时空分布范围后,这一观点近30年来未见明显的改进。借助渤海湾南岸研究区获得的4个20~30 m钻孔地层资料和相应的AMS ¹⁴C测年数据,以及前人部分钻孔的研究成果,本文对黄河三角洲利津超级叶瓣的沉积演化框架和时空分布特征进行了重新厘定：研究区全新世沉积环境由早期的河道和泛滥平原沉积,逐渐向海侵过程中盐沼、潮坪和浅海相演化。海平面上升速率减缓之后三角洲开始发育并逐步成陆,直至最后被陆相沉积所覆盖。黄河下游古河道在9000-8000 cal a BP左右可能在黄骅南部入海;大约8000 cal a BP之后,黄河主河道南迁到滨州—惠民一带,并在7000-5500 cal a BP之间发育利津超级叶瓣;利津超级叶瓣的北界可能在马山子和阳信一界,而南界在郭井子和弥河之间;约5500 cal a BP之后,黄河下游古河道可能重新过黄骅入海,于5500-3500 cal a BP 左右形成黄骅超级叶瓣;约3500 cal a BP之后,黄河古河道北迁至天津,直至~700 BC左右主流河道入海口再次南迁至河北岐口附近。     

福建仙山泥炭距今1400 a以来的&#x003b1;-纤维素&#x003b4;13C记录及其气候意义

基于对福建屏南仙山泥炭沉积物中物理化学性质十分稳定的α-纤维素的提取及其碳同位素分析,重建了研究区距今1 400 a以来的气候演化历史。研究结果显示：仙山泥炭钻孔中α-纤维素δ¹³C值的变化范围为-26.6‰~-11.3‰,其大幅度的波动特征主要与区域降水控制的盆地沉积环境变化有关,当降水偏多时盆地积水形成类似湖泊的水下沉积环境,沉积物中有机质主要来源于δ¹³C值偏重的沉水植物;反之则以δ¹³C值偏轻的沼泽植物为主。依据AMS¹⁴C测年的结果,距今1 400 a以来研究区经历了气候偏湿（AD 600~910年）-偏干（AD 910~1640年）-偏湿（AD 1640年至今）3个变化阶段。在数十年至百年时间尺度上,纤维素δ¹³C记录中出现的降水减少时期与太阳活动极小期（中世纪极小期、欧特极小期、沃夫极小期、史波勒极小期、蒙德极小期和道尔顿极小期）一一对应,两者呈现正相关关系,揭示太阳活动的减弱是控制研究区降水减少的主要因素,为预测区域降水变化趋势提供了依据。     

塔里木盆地西南缘表土碳同位素组成特征分析

土壤碳同位素可以反映生长植被的同位素组成,从而进一步反映当时的植被类型以及气候环境状况。已有的研究显示,不同地区碳同位素与气候因子的关系存在显著差异,因此在不同区域开展土壤碳同位素与气候因子之间相关性关系分析对古气候的重建至关重要。通过采集塔里木盆地西缘帕米尔地区和盆地南缘和田地区策勒县的表土沉积物,分析测定后获得其有机碳同位素,并将该表土有机碳同位素数据与气候因子进行相关性分析,以探明研究区有机碳同位素组成特征及其潜在的气候意义。结果表明：帕米尔地区和策勒地区的表土碳同位素变化对气候因子的响应存在明显差异。气温方面,帕米尔地区与气温呈正相关,其中与冷季气温相关性最好（r=0.598,P<0.01）;策勒地区与气温呈负相关,其中与暖季气温相关性最好（r=-0.684,P<0.01）。降水方面,帕米尔地区与降水量的相关性不显著;策勒地区与年均降水量呈弱负相关,与暖季降水量呈弱正相关,与冷季降水量呈显著的负相关关系（r=-0.632,P<0.01）。上述分析表明基于沉积物有机碳同位素来重建古气候时应充分考虑区域差异的影响。     

南京江北地区晚更新世末期以来泥炭层δ13C记录的古气候变化

对南京江北地区林峰桥剖面晚更新世末期以来的两个泥炭层有机碳同位素测定结果表明,上部泥炭层和下部泥炭层δ¹³C值皆较低(≤-23.79‰),部泥炭层的δ¹³C值明显高于下部泥炭层。结合其它研究可知,该区全新世大暖期稳定暖湿鼎盛阶段的校正年代约在8.2~7.0 ka B.P.,在此阶段前后,表现为持续时间相对较短的低温气候环境。12.8~12.1 cal.ka B.P. 该区气温高低波动频繁期。12.8~12.7 cal.ka B.P.和12.6~12.2 ka B.P.两时段气温较低;2.7~12.6 cal.ka B.P. 阶段气温较高。12.2~12.1 cal.ka B.P. 表现为Younger Dryas之后气候的迅速增暖,可视为该区全新世开始的标志。     

粒度和磁化率记录的毛乌素沙地东缘全新世气候变化

通过对毛乌素沙地东缘大柳塔剖面地层沉积物粒度及磁化率特征的分析，结合光释光测年结果，探讨了毛乌素沙地全新世气候变化。结果表明：（1）剖面沉积物粒度组成以中砂、粗砂为主，古土壤中黏粒组分含量高（3.32%），风成砂中几乎不含黏粒组分（0.01%），粒度参数的平均粒径M_z和分选系数σ也表现为古土壤高值、风成砂低值；（2）磁化率在全剖面呈有规律的变化，低频、高频磁化率在古土壤中呈高值，湖沼相、弱成壤次之，风成砂最小；低频磁化率χ_lf与黏粒（<2 μm）含量、平均粒径M_z呈显著正相关，垂向剖面上变化规律一致，指示了相似的气候环境意义；（3）毛乌素沙地在10.39 ka BP附近存在明显的3次冷干-暖湿气候波动；10.39~9.34 ka BP，气候冷干，风沙活动盛行；9.34~8.68 ka BP，冬季风衰退，夏季风增强，成壤作用强烈；8.68~8.29 ka BP，气候寒冷干燥；8.29~2.72 ka BP，气候整体温暖湿润，在6.55~3.80 ka BP达到鼎盛后转向冷干；2.72~1.34 ka BP，冬季风占主导，沙丘活化，沙漠扩张；1.34 ka BP至今，逐渐接近现代气候。毛乌素沙地的全新世气候变化是东亚冬、夏季风此消彼长作用下全球气候变化的区域响应。     

Holocene precipitation δ18O as an indicator of temperature history in arid central Asia: an overview of recent advances

Holocene δ¹⁸O records from various archives (ice cores, cave stalagmites, and peat sediments) from the Xinjiang region of northwestern China, in arid central Asia (ACA), are all derived ultimately from local precipitation δ¹⁸O (δ¹⁸O_p). Nevertheless, they have been proposed as indicators of different climatic parameters, such as wetness and temperature changes. This article summarizes previously reported records of moisture sources for the Xinjiang region and the results of modern observations conducted at an ice core site and a peat site in the Altai Mountains. The findings are used to propose that the overall positive trends in Holocene δ¹⁸O records from the various archives from the Xinjiang region primarily reflect the Holocene's long-term warming trend. It is concluded that more site-specific modern observations are needed to further elucidate the environmental significance of Holocene δ¹⁸O records from this region, especially for the separation of different seasonal temperature signals present within δ¹⁸O records.     

白洋淀地区晚冰期以来的气候和环境演变

华北平原晚冰期以来气候环境演变研究对该地区社会发展、灾害风险评估和科学应对未来全球增温背景下极端降水和洪涝事件具有重要意义。本文以华北平原中部白洋淀地区高阳剖面（BG-2019）为研究对象,通过高精度AMS¹⁴C、OSL定年技术和高分辨率孢粉组合、粒度组分分析,恢复和重建了白洋淀地区晚冰期以来（距今13710 a—今）区域植被演替和气候环境变化历史。结果显示：BG-2019剖面在距今10270~13710 a和距今4630~5400 a发育湖相沉积,距今3470~3700 a发育沼泽相沉积;距今7130~8000 a发育河流—入湖三角洲相沉积,距今3700~4630 a和距今3230~3470 a发育河流相沉积;距今8000~10270 a和距今5400~7130 a存在明显的沉积间断/地层缺失;表明采样剖面所在位置缺乏连续的湖相地层。晚冰期白洋淀为局地小湖沼;中全新世湖沼较发育、范围广,但也不是连续广袤的湖相沉积;晚全新世湖泊范围收缩。晚冰期和全新世白洋淀流域植被景观存在显著差异;晚冰期气候寒冷干燥,平原发育以蒿属、藜亚科、禾本科和菊科等为主的草地,周围山地森林覆盖度低;中全新世气候温暖湿润,平原大部仍发育以蒿属、藜亚科和禾本科为主的草地,湖区水蕨和水生植物繁盛,周围山地生长松属、栎属为主的针阔混交林,森林覆盖度增高;晚全新世气候温和偏干,平原仍是以蒿属、藜亚科和禾本科等为主的草地,西部山地生长以松属为主的针阔混交林,森林覆盖度较高。     

风成沉积物色度记录的毛乌素沙漠全新世以来气候变化

以毛乌素沙漠4个全新世风成砂-古土壤剖面为研究对象，对沉积物色度变化进行分析。结果表明：亮度主要受有机质影响，从而间接反映降水；红度与磁化率负相关，与平均粒径呈正向趋势，因此红度主要取决于风力对红色物质的输入，即反映风力大小。古土壤发育时期，亮度偏低，红度、黄度偏低；风成砂沉积时期，亮度较高，红度、黄度较高。据此将毛乌素沙漠全新世以来的气候演变划分为4个阶段：约10.0 ka BP以前，以风沙环境为主，干燥寒冷、风力较大；10.0-7.5 ka BP，总体环境较之前好转，风沙活动减弱，局部区域发育古土壤；7.5-3.0 ka BP，气候以暖湿为主，古土壤普遍发育，风沙活动较弱；约3.0 ka BP至今，气候趋于干冷，风沙活动强烈，但期间也存在暖湿波动。