全新世期间亚洲和非洲干旱区环境的短尺度变化

过去对北非和中国干旱区140 ka BP来环境演化的初步对比表明,两地的干旱度在万年时间尺度上基本同步。这种关系是否也适用于全新世百年尺度的干旱事件,仍是有待研究的问题。本文对撒哈拉地区569个地表淡水指示物和我国北方干旱区158个古土壤和湖泊沉积的14C年代数据进行了时空频数统计分析,揭示出两地沙漠在全新世期间至少经历了三次同时性的、百年-千年尺度的干旱事件, 叠置于季风气候对地球轨道变化响应的总体趋势上;沙漠在纬向上的进退主要受控于季风前沿的伸缩幅度, 说明两个季风系统的短尺度变化可能受统一因素控制。最为显著的干旱事件发生于约4 ka BP。两地干旱区在过去认为的6 ka BP 前后的全新世气候适宜期并没有表现为稳定的湿润环境。我国过去发现的该时期不少的干旱证据被解释为高温所导致的强烈蒸发作用所致。但全新世中期的干旱期在热带的存在及其与冰心记录中低甲烷事件的吻合难以用蒸发来解释,而应与夏季风环流的减弱有关。     

亚洲中部干旱区全新世气候变化的西风模式* ——以新疆博斯腾湖记录为例

位于受西风环流显著影响区的我国最大内陆淡水湖——新疆博斯腾湖提供了全新世亚洲中部干旱区气候变化的可靠记录。对该湖钻探岩芯、沉积年代以及孢粉、碳酸盐含量、粒度等代用指标分析结果表明,末次冰消期到全新世早期湖泊干涸,风砂沉积盛行,气候干旱;约8cal.kaB.P.以来现代湖泊形成,气候相对湿润,其中,约6.0~1.5cal.kaB.P.期间代用指标A/C值指示的流域湿度增加,盘星藻指示的湖泊深度最大,全新世最湿润时段发生在中晚全新世。博斯腾湖记录的早全新世干旱和中晚全新世湿润的气候框架得到中亚其他较高分辨率湖泊记录的支持,具有普遍性。亚洲中部西风影响区这一全新世气候变化框架与亚洲季风区早中全新世夏季风强盛、中晚全新世季风衰落的变化模式显著不同,具有近似反相位(out of phase)变化特征。广大中亚内陆干旱区中晚全新世湿润气候不大可能是东亚季风深入内陆造成的,更可能是通过西风环流与高纬度北大西洋相联系,其驱动机制需要更深入研究。     

乌伦古湖全新世气候变化的环境磁学记录

对位于新疆北部阿勒泰地区福海县的乌伦古湖WLG10C孔岩芯进行了环境磁学分析,以平行孔(WLG10B) AMS14C测年为年代框架,重建了该地区全新世以来气候环境变化.结果显示:1)乌伦古湖磁性矿物以细颗粒亚铁磁性矿物为主,并含有少量不完整反铁磁性矿物和富铁绿泥石类粘土顺磁性矿物,磁学参数xARM和xARM/x可用作气候变化代用指标,记录了研究区气候环境变化;2)研究区在全新世早期(7300cal.aB.P.以前)为冷干气候,中、晚全新世(7300cal.aB.P.以来)为暖湿气候.在4600cal.aB.P.左右为该湖高湖面时期,在3500 ～2500cal.aB.P.之间存在与全球范围一致的突发冷事件.乌伦古湖全新世气候变化与周边环境记录较一致,气候变化模式符合中亚干旱区全新世气候变化西风模式.     

末次冰消期以来赛里木湖沉积记录的气候突变

末次冰消期以来的气候突变事件的时空变化特征及其区域响应是古气候环境变化研究的重要内容,然而亚洲中部干旱区末次冰消期以来的气候突变记录较少,尤其缺少末次冰消期期间快速转暖过程的区域响应.本研究通过对位于亚洲中部干旱区的新疆西天山中部亚高山湖泊赛里木湖湖心采得的长300 cm的SLM2009钻孔沉积物的碳酸盐含量和粒度变化特征的分析,在 14 个 AMS 14C测年数据的基础上,探讨了末次冰消期约23. 4 cal. ka B. P.以来亚洲中部干旱区的气候突变事件记录及其区域响应过程.结果表明:赛里木湖湖心钻孔沉积物完整记录了 H1 ( 17. 5 ~ 15. 2 cal. ka B. P.)、 YD ( 12. 6 ~ 11. 7 cal. ka B. P.)冷事件以及 B-A ( 15. 2 ~12. 9 cal. ka B. P.)暖事件等末次冰消期气候突变事件以及全新世以来的10. 5 ka、 8. 2 ka、 5. 5 ka、 4. 2 ka、 2. 8 ka和小冰期冷事件,这与亚洲中部干旱区已有的气候突变事件记录相吻合,表明末次冰消期以来亚洲中部干旱区具有相似的气候突变演化模式.同时这些气候突变事件与高纬冰芯以及低纬石笋氧同位素记录的一致性则表明气候突变具有全球性影响,受相同的成因机制因素控制.     

LATE QUATERNARY HIGH LAKE LEVELS AND ENVIRONMENTAL CHANGES SINCE LAST DEGLACIAL IN DALIANHAI,GONGHE BASIN IN QINGHAI PROVINCE

干旱区晚第四纪已有较多高湖面与湖泊演化的报道和研究,对于认识区域环境变化有重要意义,但高湖面出现的时间尚存争议,高分辨率的气候环境记录仍相对缺乏.本文通过青海共和盆地达连海湖岸地貌考察和AMS 14C年代学研究,讨论达连海古湖晚第四纪高湖面出现的可能时间;并通过达连海DLH99孔岩芯年代和高分辨率代用指标,讨论高原东北缘末次冰消期以来的气候环境变化.达连海周围存在6级高湖面岸线或台地,14C测年结果显示,最低的两级湖岸堤形成于全新世,其余湖岸台地年代均老于44cal.kaB.P.,当时在达连海地区形成一个较大的古湖泊.DLH99孔显示达连海近15cal.kaB.P.沉积了40.92m的湖相沉积物,平均沉积速率高达2.7mm/a.孢粉资料揭示出,现代干旱的共和盆地在末次冰消期以来存在两个山地针叶林发育阶段,分别位于末次冰消期和全新世早中期.全新世早中期是适合山地针叶林植被发育的气候最宜期,而晚全新世山地森林植被整体衰退.粒度分析结果显示,达连海全新世低水位时期对应于岩芯中部山地森林植被发育的晚期,出现较强烈干旱事件(岩芯深13～15m段),这种湖泊水位与植被所指示的气候变化不一致现象(即低水位时期盆地内耐旱植物和山地乔木花粉同时增加),可能揭示出干旱区山地与盆地环境对区域气候不同响应.达连海存在的系列高湖面和冰消期以来的完整气候记录,为理解晚第四纪季风边缘区气候变化过程及其机制提供了条件.     

中纬度亚洲现代间冰期气候变化的“西风模式”讨论

中纬度亚洲地区存在主要受季风环流影响的东南部湿润地区(简称季风区)和主要受西风环流控制的内陆干旱区(包括青藏高原北部高寒干旱区,简称西风区)。根据对近年来新发表的气候变化记录证据梳理总结,发现西风区在中—晚全新世气候湿润,与亚洲季风在早—中全新世强盛的格局显著不同。过去千年的西风区中世纪暖期干旱,而小冰期相对湿润,与此相对,万象洞石笋氧同位素记录则显示季风降水在中世纪暖期时整体处于高值,在小冰期处于低值段。在近百年,尤其是近50a,西北干旱区湿度增加,而季风影响范围内的西北东部和华北等地变得更干。不仅如此,在分属西风和季风影响区的青藏高原北部和南部,年代际—百年尺度上降水变化也表现出反相位关系。据此我们提出,亚洲中部西风带控制区在现代间冰期从数千年到年代际的各个时间尺度上均存在不同于季风区的湿度(降水)变化模式,称之为现代间冰期气候变化的西风模式。     

末次冰期40 ka以来阿拉善高原地区的环境演变与地貌演化

阿拉善高原末次冰期（40 ka）以来的环境演变研究是揭示中纬度沙漠的发展变化与物质来源的重要依据,为不同尺度区域乃至全球气候变化间的比较提供依据,进一步揭示气候要素的发展变化。目前已有大量的研究工作及成果见诸文献报道,但缺乏系统性的总结与对比分析,尤其是40 ka以来的环境演变过程及其原因。本文通过对中西方已有文献的系统总结和对比研究,从末次冰期、全新世早、中、晚期的古气候变化记录、地貌演化记录及环境变化的原因、可能存在的问题等方面,分析了阿拉善高原地区末次冰期以来的环境演变历史。指出约40 ka到末次盛冰期结束时的环境比现在湿润,之后至更新世结束环境普遍干旱,风沙活动增强;但是乌兰布和沙漠的环境演变与区域总体的变化结果不同,即整个末次冰期均表现为干旱的环境;全新世早期和中期环境普遍湿润,湖泊、植被等进一步发育,风沙活动弱,全新世晚期环境干旱,沙漠或进一步扩大。但是,腾格里沙漠全新世早期表现为干旱的环境,并且存在争议最大的是巴丹吉林沙漠全新世中期的干旱事件,这些问题仍需要进一步研究。此外,西风带、东亚季风在不同时期对研究区气候变化的影响不同,关于研究区与全球气候变化的具体关系的研究很少,缺少代表性事件的证据。沙源的研究结果存在不一致性,由于研究方法的局限性和地貌营力作用的复杂性,沙源的定性和量化分析具有一定的难度;沙丘的形态、分布与风的方向、能量具有相互指示性,适当的风能才是沙丘建造的关键;从气候变化的全球尺度分析,沙漠的形成普遍与冰期或者气候寒冷干燥时期相对应。     

我国低纬季风区晚冰期以来水文变化：南岭东部高分辨率湖沼沉积记录

南岭东部定南大湖盆地湖沼相沉积高分辨率记录揭示了16.0cal ka BP以来的水文变化过程。由于该盆地主要以降水补给为主,故其水文变化过程是该地区气候与环境变化的忠实反映。多气候代用指标揭示晚冰期以来的Oldest Dryas、Blling、Older Dryas、Allerd和Younger Dryas等短尺度气候快速变化事件。10.0～6.0cal ka BP期间,该地区降水最为丰沛,暗示了夏季风在该时期最强盛,但在约9.7～9.4cal ka BP和8.8～8.2calka BP前后出现过降水骤减事件;在6.0～3.0cal ka BP期间,研究区降水显著减少,夏季风势力明显减弱。大湖盆地全新世气候变化记录与我国低纬度区域近年来的研究记录具有很好的一致性,说明低纬地区全新世适宜期应在10.0～6.0cal ka BP期间。在全球气候变化对比上,大湖盆地降水减少时期大多对应于北大西洋深水流或温盐循环减弱时期,也对应于北大西洋浮冰砾高峰时期;早全新世(10.0～6.0cal ka BP)降水丰沛期对应于北大西洋深水流加强时期;表明北大西洋深水流变化所导致的高低纬地区热量差异与我国低纬季风区过去气候变化有某种遥相关。此外,大湖盆地晚冰期以来气候变化趋势与北半球夏季太阳辐射量变化趋势吻合。因此笔者认为东亚低纬季风区晚冰期以来气候变化机制与太阳辐射量变化、大洋温盐循环等有关。     

中国泥炭记录末次冰消期以来古气候研究进展

泥炭记录的环境演变是过去全球变化（PAGES）研究的重要领域之一,分析了中国泥炭记录的古气候演化研究的区域范围,当前主要以东北哈尼、青藏高原的红原、神农架大九湖以及华南定南大湖四个位于东部季风区的研究工作最为集中。泥炭沉积高分辨率综合信息揭示了末次冰消期以来中国气候变化的时空特征：冷暖干湿变化既有一致性又表现出区域差异,末次冰消期东北地区、东部山地、华南地区都表现出冷偏湿的气候特点,而青藏高原却为冷偏干或凉偏干;Younger Dryas（YD）事件之后,全新世早期和中期青藏高原、东部山地、华南地区气候总体以温湿为主要特征,而东北地区有效降水减少,到全新世晚期,呈现出干旱的变化趋势。并对B~A事件,YD事件,8.2 ka 以及4.2 ka等重大气候突变事件研究工作进行了综述。最后指出今后应拓展与重建更多区域古气候环境变化序列的对比,加强泥炭沉积及环境指标的基础理论,重视和提高大气沉降泥炭档案以及气候变化背景下泥炭地碳循环机制等研究工作。     

Advances in Palaeoclimatic Research Recorded by Peat in China since the Last Deglaciation

泥炭记录的环境演变是过去全球变化（PAGES）研究的重要领域之一,分析了中国泥炭记录的古气候演化研究的区域范围,当前主要以东北哈尼、青藏高原的红原、神农架大九湖以及华南定南大湖四个位于东部季风区的研究工作最为集中。泥炭沉积高分辨率综合信息揭示了末次冰消期以来中国气候变化的时空特征：冷暖干湿变化既有一致性又表现出区域差异,末次冰消期东北地区、东部山地、华南地区都表现出冷偏湿的气候特点,而青藏高原却为冷偏干或凉偏干;Younger Dr-yas（YD）事件之后,全新世早期和中期青藏高原、东部山地、华南地区气候总体以温湿为主要特征,而东北地区有效降水减少,到全新世晚期,呈现出干旱的变化趋势。并对B～A事件,YD事件,8.2ka以及4.2 ka等重大气候突变事件研究工作进行了综述。最后指出今后应拓展与重建更多区域古气候环境变化序列的对比,加强泥炭沉积及环境指标的基础理论,重视和提高大气沉降泥炭档案以及气候变化背景下泥炭地碳循环机制等研究工作。     

Landscape evolution of the Ulan Buh Desert in northern China during the late Quaternary

The evolution of arid environments in northern China was a major environmental change during the Quaternary. Here we present the dating and environmental proxy results from a 35 m long core (A-WL10ZK-1) collected from the Ulan Buh Desert (UBD), along with supplemental data from four other cores. The UBD is one of the main desert dune fields in China and our results indicate the UBD has undergone complex evolution during the late Quaternary. Most of the present UBD was covered by a Jilantai-Hetao Mega-paleolake lasting until ~ 90 ka ago. A sandy desert environment prevailed throughout the UBD during the last glacial period and early Holocene. A wetland environment characterized by the formation of numerous interdunal ponds in the northern UBD occurred at ~ 8–7 ka, although a dune field persisted in the southern UBD. The modern UBD landscape formed after these wetlands dried up. During the last 2000 years, eolian sand from the Badain Jaran Desert has invaded the northern UBD, while farming and overgrazing resulted in the formation of the eastern UBD. We suggest that the formation of UBD landforms is related to the disintegration of the megalake Jilantai-Hetao and to summer monsoon changes during the last glaciation and Holocene.     

塔克拉玛干沙漠北部全新世环境演变(Ⅱ)

全新世以来塔克拉玛干北部（以下简称塔干北）主要沉积物组成为亚粘质土、细砂夹杂着粉砂。分析该区域沉积物的分层结构和粒度组成、化学元素、孢粉、碳酸钙、矿物表明:区域气候以干燥为主,并存在着高温与冷凉的温度波动,且气候的这种变化与全球气候的变化紧密相关。塔干北气候变化受全球径向环流影响较大,纬向环流影响较小。     

全新世温暖期中低温事件的初步研究

在第四纪气候中,全新世是气候转暖期,尤其是全新世中期为其最暖期,然而在温暖期中,却普遍发现有短暂的降温时期,世界各地均有存在。根据中国全新世各地的孢粉植物群、动物化石、西部冰川消长、海面升降变化以及天文背景等研究证实,在中国全新世温暖期中,确实存在一次短暂的降温事件,并有其重要的地学意义。     

中国北方晚更新世以来地质环境及未来生存环境变化趋势

我国北方晚更新世以来古环境变化在总趋势上有一致性,但又有地区上的差别.青藏高原古气候变化有其特殊性,末次冰期寒冷气候开始早于其他地区;全新世暖期开始晚于其他地区1500年左右.除受全球性气候变化影响外,青藏高原的迅速上升也是影响我国北方晚更新世以来古环境的因素之一;华北平原未来生存环境变化中水资源的变化受人类活动影响很大.目前水资源开发利用程度高,预测于21世纪前半个世纪内缺水状况是严峻的,平原区缺水将大于80×108m3/a;我国北方在全新世大暖期后,气候环境的变化是在大暖期期间形成的环境基础上演变的.总的趋势是向以冷干为主的气候和向干旱化环境演化.     

Holocene environmental change in the marginal area of the Asian monsoon: a record from Zhuye Lake, NW China

This article examines Holocene environmental change in Zhuye Lake in the marginal area of the Asian monsoon, NW China. Holocene environment records were obtained for the QTH01 and QTH02 sections in Zhuye Lake. The fluctuations in grain size, pollen, total organic carbon content and C/N ratios record notable environmental variation. The early Holocene (11.0 to 7.4 cal. kyr BP) was relatively arid, while vegetation coverage was sparse and primary productivity low. The optimal environment prevailed during the mid-Holocene (7.4 to 4.7 cal. kyr BP). Vegetation coverage was the densest and primary productivity the highest during the mid-Holocene. During the late Holocene (4.7 to 0 cal. kyr BP), the environment became arid, as shown by low lake level and sparse vegetation coverage. After 1.6 cal. kyr BP another strong aridification occurred. In this area, the environment was likely to have been influenced by both the Westerlies and the East Asian monsoon during the Holocene. During the early Holocene, the relatively arid environment lay in the background of the increasing East Asian monsoon and dry westerly wind. During the mid-Holocene, central Asia was controlled by the humid Westerlies, while a strong East Asian monsoon prevailed in Central China. The mid-Holocene optimum in this area benefited from an expanded East Asian monsoon and the humid Westerlies. Weakening of the East Asian monsoon caused aridification of the environment during the late Holocene. Intensification of this aridification after 1.6 cal. kyr BP might be correlated with appearance of the arid environments in the Westerly domain after ∼1.5 cal. kyr BP. These arid conditions might be affected by the decreased moisture content of the Westerlies.     

现代珠江三角洲地区QZK4孔第四纪沉积年代

在地质环境变迁迅速的现代珠江三角洲地区,对于第四纪沉积的年代存在多种认识。结合南中国海的海平面变化记录,通过AMS14C和光释光测年发现,珠江三角洲腹地QZK4孔第四纪岩心底部最老年龄约为43.71ka BP。岩心记录的第四纪环境对南中国海海平面变化有着良好的响应:岩心下部陆相河流沉积和暴露风化层发育于末次冰期至早全新世的低海平面时期,上部滨海—河口湾沉积发育于早中全新世以来的高海平面时期。根据钻孔岩心的环境分析,推测现代珠江三角洲地区第四纪的底界可能较本钻孔记录的更老。     

OSL chronology of sand deposits and climate change of last 18 ka in Gurbantunggut Desert,northwest China

The development of the Gurbantunggut Desert is mainly controlled by the Westerly wind, and at present has little influence from Indian and Southeast Asian monsoons. A combined study using optically stimulated luminescence (OSL) dating, ground‐penetrating radar (GPR) surveys and climatic proxies analysis was carried out in the southern part of the desert. The chronology extends back to 18 ka and is constructed based on 16 OSL ages from boreholes in the linear dune body and the inter‐dune area. The chronology suggests that sand deposition in the last 18 ka experienced two rapid accumulation phases at 11 and 2.5 ka ago which were also evident from the GPR surveys. These periods relate to increased aridity in the region. Five climate phases are identified from the last 18 ka, based on the OSL chronology and climatic proxy analysis with grain size and magnetic susceptibility measurements. The deglacial period (18.3–10.4 ka) is characterized by climate instability and possible glacial melting events. The Holocene Optimum peaked 8.5 ka and terminated 3.6 ka ago, when the regional climate became arid. OSL samples from the dune body cluster around 2.5 ka, which indicates rapid advance/extension of dune bodies at this time. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

新疆巴里坤湖粒度组分分解及其环境指示意义

选择位于西风影响区的天山东段巴里坤湖湖泊岩芯样品,对沉积物粒度组分进行经验正交函数(EOF)分解,并探讨各分量的环境意义.结果显示,EOF1组分与沉积物粒度小于2μm组分相关系数达0.64以上,并与代表区域有效湿度的碳酸盐氧同位素指标有很好的对应关系,故将EOF1解译为区域有效湿度的替代指标.EOF2组分与粒级为45-...     

南海北部陆坡沉积记录的全新世早期夏季风极强事件

在AMS14C精确定年的基础上,通过南海北部MD05-2905站高分辨率的氧同位素、粒度、元素分析,其结果显示所有指标均在11.2～8.5kaB.P.期间发生异常,根据夏季风指标认为这是夏季风极强事件。将本站位相同纬度（20°N）的夏季平均日辐射量与季风指标进行对比,发现全新世早期（11.2～8.5kaB.P.）东亚夏季风极强事件对应着夏季太阳辐射量最大值和热带辐合带（ITCZ）的位置向北移动,说明全新世早期夏季风突然增强可能是在岁差周期控制下,较高的太阳辐射量驱动了热带辐合带（ITCZ）及其有关的雨场向北移动,在南海北部产生了大量的降水,导致氧同位素偏负、碳酸盐的含量较低以及线性沉积速率较高。这与前人对相邻地区湖光岩玛珥湖的孢粉研究、江西南岭地区泥炭的记录以及中国南方石笋记录的研究结果相吻合。该季风最强事件与阿拉伯海发现的早全新世季风最强事件以及根据格陵兰冰芯记录的早全新世甲烷最大值推测低纬地区湿地扩张相一致,这反映了南海北部全新世早期与全球低纬地区早全新世气候变化格局一致。