21 ka以来东亚夏季风区南部和北部气候变化的模拟与重建对比

古气候重建和模拟研究相结合可有效揭示气候变化的机制,但针对东亚夏季风区的相关研究还有待深入。文章基于现代观测数据及古气候记录的定量化重建结果,评估过去21 ka气候瞬变模拟(Transient Climate Evolution simulation over last 21000 years,简称TraCE-21ka)对现代东亚气候及古夏季风演变的再现能力,对比分析其异同并探索东亚夏季风区南部(SEASM)和北部(NEASM)特征时期的气候变化及可能的驱动机制。结果表明:TraCE-21ka模拟和定量化重建结果相对一致,即末次冰盛期偏干冷,全新世早中期偏暖湿,但模拟的变化幅度小于重建。相对于SEASM,NEASM变化幅度较显著。同时,SEASM的温度及降水和NEASM的温度在整个全新世期间模拟和重建的结果一致性较高,但NEASM模拟和重建的降水在晚全新世一致而早全新世不一致。相对于重建降水的南部和北部显著不同步变化,即南部降水在早全新世高而北部在中全新世高,模拟降水的南、北差异性较小,且为全新世持续减弱夏季风演变的结果。这种重建与模拟间的不同可能来源于地表过程对气候演变敏感度的区域性差异,也可能来源于粗分辨率模拟所造成的系统性气候偏移。     

西北干旱区石羊河流域末次冰期晚期气候不稳定性记录

通过对我国西北干旱区石羊河流域三角城末次冰期最盛期晚期-晚冰期地层剖面沉积物中有机质碳同位素分析,表明在季风边缘带的沉积地层中较详细地记录了这一时期气候快速颤动,发生千年至百年尺度的冷干-温湿变化,高分辨的有机质碳同位素组成与GRIP氧同位素组成有较好的可比性,表明与全球古气候变化有明显的联系,也反映在末次冰期最盛期与晚冰期过渡期气候温湿,陆地植被比较发育,可能与东亚季风有关。有机质碳同位素这一指标对气候记录较敏感,是重建干旱区高分辨古气候演化模式十分有效的手段,在季风交汇带能灵敏地记录到气候快速变化。     

柴达木盆地克鲁克湖全新世气候变化的正构烷烃分子记录

对位于青藏高原北部柴达木盆地内的克鲁克湖钻孔沉积物中的正构烷烃进行了详细定量分析.根据正构烷烃Paq指数和叶蜡烷烃平均链长(ACL27-33)等参数的变化特征,探讨了湖区过去12kaB.P.以来的古气候变化特征.结果表明:该区域在9kaB.P.之前的早全新世气候干旱,9～6kaB.P.是整个全新世相对最湿的阶段,6kaB.P.之后气候又逐渐趋向于干旱,但干旱程度要弱于早全新世.这一全新世气候变化样式与受西风影响的亚洲内陆干旱区全新世以来的气候变化样式基本一致,但与同一钻孔沉积物中CaCO3含量和孢粉A/C值所重建的古气候变化过程存在一定差别.这种差别主要体现在6kaB.P.以后的重建结果.我们推测,6kaB.P.后,禾本科植物在湖盆周围植被中的比例显著增加可能是导致上述差别的一个重要原因.本工作表明,在古环境重建中,采用多指标相,互相验证,互相补充,会有利于获得更准确、更详细的古植被及古气候变化历史.     

沉积环境对孢粉组合影响的探讨--以石羊河流域为例

西部干旱区小型内陆流域 (石羊河流域 )内三个地点孢粉分析显示不同地点全新世孢粉组合差异极大。三角域剖面孢粉组合完全以针叶树为主;洪水河剖面孢粉组合下部以旱生草本为主,上部以针叶树为主;终闾区表土孢粉组合中 90 %为旱生草本、灌木。其差异已远远超出气候环境变化所导致的差异。结合沉积相、沉积环境、孢粉在不同沉积环境中的传播、扩散特性的综合分析,笔者认为这种差异是沉积环境、搬运介质差异造成的。三角城剖面处于半封闭环境,接纳储存来自上游的所有沉积物的信息,孢粉组合反映的是流域上游祁连山上的植被状况。洪水河剖面下部冲积地层发育时,剖面处于开放环境,孢粉组合反映当地植被;上部湖相层发育时,剖面处于半封闭环境,孢粉组合的环境指示意义与三角城剖面一致。终闾区表土孢粉组合反映现代风媒环境终闾区植被状况。古环境重建不能仅从孢粉组合出发,必须结合沉积环境综合分析,否则,古环境重建的结果是不可靠的.     

全新世渭河流域植被演替对陆地生态系统碳储量的影响

陆地生态系统古碳储量演化历史既是理解过去区域碳循环过程的基础,也是预测未来陆地碳库变化趋势的重要参照。以往由于实测记录的缺乏和现代碳循环模型应用的局限,难于实现过去陆地碳库的准确重建。本研究通过地质时期86个点位的孢粉记录与古碳循环模型模拟的结合,在定量化重建全新世渭河流域古气候参数空间格局的基础上,模拟了自然植被时空演化过程及其陆地生态系统碳储量变化。结果表明,全新世早期到中期,流域森林面积覆盖度由34%增至63%,导致陆地生态系统碳储量从2.48 Pg C增至3.40 Pg C;全新世中期到晚期,流域森林面积覆盖度降至20%,陆地生态系统碳库储量随之减少了1.03 Pg C。空间上,流域碳密度变化主要受控于植被类型的分布,后者又与地貌条件密切相关。全新世中期全球增温情形下渭河流域森林植被大面积扩张和碳储量显著增加的结果,预示着未来全球变暖背景下该流域陆地生态系统具有较强的碳汇潜力。     

内蒙古正蓝旗地区全新世古环境变迁的孢粉记录

通过对正蓝旗闪电河剖面孢粉资料的分析,重建了内蒙古中部地区全新世以来古植被及古气候的演变过程。全新世早期气候温凉略干,为草原型植被或稀疏草原型植被;中期气候相对暖湿,为森林型植被;后期气候温凉偏干或凉爽偏干,为稀疏草原型植被或草原型植被。      

东北哈尼泥炭沉积物磁化率特征及古气候意义

东北哈尼泥炭沼泽位于长白山西麓和龙岗山脉中段,沉积连续,受人为干扰较小,记录了东北地区全新世以来的古气候、古环境演变信息。本研究采用AMS ¹⁴C测年技术建立了哈尼泥炭剖面年代学框架,并对泥炭柱心磁化率进行测定,分析其古气候意义,结合相关气候代用指标,重建了东北地区14 ka B.P.以来的古气候与环境演化历史。结果表明,哈尼泥炭磁化率总体偏低,说明在全新世的大部分时间内哈尼泥炭中的磁性矿物颗粒富集程度较低。哈尼泥炭磁化率记录了区域环境温度和湿度变化信息,较高的磁化率表明气候温暖湿润,较低的磁化率表明气候干燥寒冷。磁化率参数变化响应了全新世多次气候干冷事件,如0.4~0.6 ka B.P.(小冰期)、2.8 ka B.P.、4.3 ka B.P.和8.2 ka B.P.等气候突变事件。哈尼泥炭磁化率不仅反映了东北地区全新世以来的气候变化,而且呼应了全新世的多起气候突变事件。     

末次盛冰期和全新世大暖期中国北方沙地气候定量重建初探

中国北方典型沙地处于东亚季风边缘区半干旱气候带,对气候变化响应敏感.本文对已有的该区域古气候记录文献资料进行整理分析和评估,对末次盛冰期与全新世大暖期两个特征时间段的古温度与古降雨量空间格局进行定量化重建,获得了其分布特征.结果表明,在末次盛冰期(约26 ～ 16ka)温度降低了5～11℃,变率为60％～200％,降温极值在黄土高原南缘;降雨量减少180 ～ 350mm,变率为50％左右,东北地区降雨量变化不大.在全新世大暖期(约9 ～ 5ka),温度升高了1.0 ～3.5℃,变率为20％～130％;降雨量增加了30 ～ 400mm,变率为10％ ～120％,其中存在一些需剔除的奇异点,从东部沿海向西北内陆降雨量增幅有加大趋势.上述结果为进一步探讨中国北方干旱-半干旱区古气候变化机理、检验东亚季风区古气候数值模拟结果等提供了定量化数据.     

千百年尺度气候快速变化及其数值模拟研究进展

千百年尺度全球气候快速变化是古气候研究中的一个重要内容。研究发现，末次冰期和全新世都存在着千年、百年尺度的快速气候变化，其变化幅度可以达到典型的地质变化或天文因子所造成的冰期/间冰期的气候振荡幅度，同时这些古气候事件具有全球性。对冰期和全新世气候变化的数值模拟揭示了气候系统对地球轨道参数变化的响应以及海洋、植被、冰盖、温室气体等反馈因子的重要性,其中大洋温盐环流对北大西洋淡水注入的敏感性与末次冰期和全新世气候快速变化密切相联。利用中等复杂程度的气候模式（EMIC）CLIMBER 2模拟了末次冰期典型时段（60~20 ka BP）D/O和Heinrich事件以及东亚气候的响应过程。模拟研究揭示了全新世青藏高原冰雪环境对亚洲—非洲季风气候的显著影响。今后的古气候模拟研究将在改进模式分辨率、结合古气候代用资料确定更加符合历史时期边界条件以进一步改善气候模式的基础上,更加注重气候突变机制的研究以及加强全球变化背景下的区域气候的长期变化研究。     

巴丹吉林沙漠南缘冲洪积物的光释光年代及其水文学意义

冲洪积物是古气候和古水文信息的重要记录,为了探讨巴丹吉林沙漠南缘地区全新世气候环境及其对区域地下水的影响,对沙漠南缘的水成沉积物进行了沉积学分析和光释光年代学测试,结果表明本文研究的两个沙漠南缘沉积剖面分别为全新世中期（6.6~5.2 ka）的间歇性河流沉积和暂时性流水形成的洪泛沉积.基于前人全新世中期沙漠中湖泊水位、气候环境重建,以及本文研究的冲洪积物的沉积特征与年代,表明在气候湿润的地质时期巴丹吉林沙漠南缘及山区的区域降水形成暂时性洪流和/或间歇性河流会对沙漠地区地下水进行补给.      

基于MIKE BASIN的石羊河流域水资源管理模拟模型

水资源高效管理是提高水资源动态管理的有效方式,是实现地表水、地下水、再生水等多水源联合调配,提高水资源利用效率的综合管理措施,为水资源合理配置和高效利用提供技术支撑。以石羊河流域为研究对象,基于MIKE BASIN模型,根据研究区降水、蒸发和用水等资料,建立了石羊河流域水资源管理模型,模拟了石羊河流域径流量、水库和灌区需用水量变化特征。从模拟结果可以看出,所建立的水资源管理模型是正确的,选取的参数和计算的结果基本合理,模拟结果总体上反映了流域水资源变化状况,符合石羊河流域水资源的实际情况。通过模型预测了2015与2020年流域需水量,从预测结果可以看出,2015年较2010年减少23 572,19×10~4m~3,2020年较2015年减少20 926,77×10~4m~3,说明整体上流域需水量呈下降趋势。     

全新世低纬地区古环境演化与北大西洋之间的联系——以湖光岩玛珥湖元素和元素比值记录为例

通过湖光岩玛珥湖沉积物高分辨率的Fe/Mn比值、Rb/Sr比值、Sr元素强度和550℃烧失量的研究,重建了湖光岩地区全新世以来的古环境演化历史,即：早全新世是气候适宜期,气候温暖湿润,中、晚全新世开始气候逐渐干旱化。这种气候演化模式体现了全新世季风演化的全球性。湖光岩玛珥湖沉积物反映的全新世以来的冷暖变化事件与北大西洋...     

甘肃省石羊河流域水资源与环境经济综合规划研究

甘肃省石羊河流域位于西北内陆干旱区，水资源勘查程度和开发利用程度很高，目前水资源产生危机和环境劣化，本研究利用费用效益分析，投入产出分析，系统动力学仿真模拟等方法，对流域水资源与水环境经济进行综合规划。提出了解决流域水资源危机的基本途径和有关政策建议。     

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。     

上海东部地区全新世孢粉组合及古植被和古气候

通过对上海东部地区南汇鹤鸣Hm孔、东海Dh1井、高桥G2孔3口钻井全新世地层的孢粉研究,划分出5个孢粉组合带和3个亚带,恢复了本地区古植被演替和古气候波动的5个阶段：第1阶段为针阔叶混交林-草地,反映气候温凉略湿（前北方期）;第2阶段为含常绿阔叶树的针阔叶混交林,反映气候温和略干（北方期）;第3阶段为以常绿栎类、栲属、杨梅等为主的常绿阔叶林,反映气候热暖潮湿（大西洋期）;第4阶段是以栎、松、禾本科为主的针阔叶混交林,反映气候温暖略干（亚北方期）;第5阶段是以落叶栎类、常绿栎类、松为主的落叶阔叶、常绿阔叶、针叶混交林-草地,反映气候温暖湿润（亚大西洋期）。这为本地区的地层年代划分和对比提供了可靠的证据,为全新世古植被、古气候及古环境的重建提供了重要的孢粉学资料。     

疏勒河下游安西古沼泽全新世沉积物粒度特征及其古气候环境意义

通过对安西古沼泽沉积物沉积特征分析,粒度特征分析,孢粉分析并结合年代学资料,研究了安西古沼泽全新世古沼泽进退演化过程、疏勒河中下游河川径流量的变化及河西走廊西部地区古气候环境变化特征。研究结果表明:晚更新世末至全新世河西走廊西部地区气候总体趋于暖湿,但气候冷干—暖湿波动频繁交替。安西古沼泽全新世沉积物4个粒度旋回:①366328 cm,328294 cm;②294240 cm,240206 cm;③206196 cm,196148 cm;④14854 cm,540 cm,可能代表河西走廊西部地区晚更新世末至全新世以来4个气候冷干—暖湿波动周期。      

阿拉善沙漠全新世钙质根管形成机制及其古环境指示意义:来自微观形态学证据

阿拉善沙漠腹地广泛分布着全新世时期的钙质根管。虽然已有研究将其应用于古环境重建工作,但对其形成机制尚缺乏明确认识并且存在较大的分歧,这些分歧限制了其在古环境重建中的应用,同时对钙质根管是否具有明确的古环境指示意义提出了需要进一步深入探讨的问题。对阿拉善沙漠32组全新世钙质根管进行了扫描电镜分析,观察了钙质根管中是否具有方解石结晶垫和钙化细丝等明确生物成因的微观结构。研究结果显示:全部32组样品中均发现了方解石结晶垫结构或钙化细丝结构,其中20组样品发现了方解石结晶垫结构;19组样品发现了钙化细丝结构。证实了植物根系和根围微生物活动参与了该地区钙质根管的形成。阿拉善沙漠钙质根管的形成主要是由于土壤水分的季节性亏损,在蒸发作用的影响下,土壤中的次生碳酸盐在植物根系周围形成了管状的沉积,而非由地下水重结晶作用形成的。由于阿拉善沙漠钙质根管在形成过程中,不仅受到了土壤含水量以及蒸发量的影响,还受到植物根系和微生物作用的影响。因此,钙质根管中记录了区域古环境和古植被信息,是沙漠腹地古环境重建良好的信息载体。可从钙质根管中提取古环境信息,重建沙漠腹地古气候以及古植被的变化。但是对沙漠腹地湖泊周围的丘间洼地和局地滞水环境下形成的钙质根管,更多的指示了一种局地土壤水分环境而非区域古气候环境。本研究为沙漠地区古气候变化提供了新的重建材料和证据,并拓展了干旱区古气候和古环境变化的研究领域。     

青海共和盆地达连海湖泊流域表土花粉-气候响应面分析

孢粉分析是研究过去全球变化的一种重要方法,而研究花粉与现代气候之间的相互关系是古气候定量重建研究中的前沿课题。要预测未来气候的中长期变化,必须从花粉记录中定量提取古气候信息,建立的多种孢粉-气候数学模型必须经过不同边界条件下的古气候数据检验校正才能应用到实际当中。花粉-气候响应面方法是考虑了花粉与气候间的非线形关系上,提出的将现代花粉丰度在地理空间的分布转换为气候空间的分布,并以提供定量的古气候数据,已被广泛应用于COHMAP等各种重要古气候研究项目。本文就是利用该方法,以青藏高原东北部共和盆地达连海湖泊流域54个表土样品中的花粉丰度及采样点的气候参数为基础数据,通过主成分分析选择了特征值高且指示意义明显的4种花粉类型,对其丰度与7月平均温度及年平均降水量两个气候参数进行多项式回归分析,其结果显示模型对数据拟合较好,为定量重建该区古气候变化提出了较为准确的数量指标。     

雅鲁藏布江流域古堰塞湖群的发育及其地质意义初探

展布于青藏高原东南部的雅鲁藏布江流域河谷中广泛分布有古堰塞湖沉积,古堰塞湖发育与构造活动、气候变化和地表过程等因素关系密切。在广泛地质调查的基础上,识别出雅鲁藏布江流域的十余个古堰塞湖,通过对其开展沉积学、地貌学和年代学工作,结合前人工作结果,初步建立了古堰塞湖群的地层年代框架。地表残留的古堰塞湖沉积多集中于末次冰期冰盛期和全新世早期,持续时间可达千年—万年。对大竹卡古湖、格嘎古湖和易贡湖的研究结果进行了介绍,归纳出古堰塞湖群发育的基本特征,初步讨论了构造、气候和侵蚀相互作用下古堰塞湖研究的意义、存在的问题以及研究的方向。提出末次冰期以来的冰川(泥石流)堵江-堰塞-溃决洪水所构建的极端气候-灾害事件,对雅鲁藏布江河谷地貌和古地理环境等有重要影响。     

豫西宜阳地区晚二叠世晚期—早三叠世沉积记录及其对古气候变化的响应

晚二叠世-早三叠世宜阳地区位于东特提斯低纬度地区的华北板块南缘,发育一套连续且沉积特征显著的陆相碎屑 岩相沉积,是研究陆相晚二叠世-早三叠世古环境与古气候变化的理想地层。本文在前人研究与野外实测的基础上,采用 岩石学、沉积学、古生物学方法综合分析研究区的沉积记录,识别出宜阳地区在该时期由陆源近海的滨湖沉积环境向河流 沉积环境过渡的古环境,重建了晚二叠世晚期-早三叠世宜阳地区的古地理面貌。沉积特征显示,此期整体气候条件为炎 热-半干旱,并且在长兴期末期与奥伦尼克期早期出现了极端干旱气候,可能是受到当时全球性巨型季风环流的影响。这 一时期的古气候与古环境的变化可能对二叠纪末陆地大灭绝事件起到了推动作用,并抑制了早三叠世生物复苏的进展。