3 500 aBP我国北方农牧交错带降水突变的幅度与速率

考古信息与历史文献记载一样是环境演变研究中独具特色的信息源.文章以考古信息为依据对中国北方农牧交错带地区3 500 a BP前后降水突变的幅度与速率进行了推断.中国北方农牧交错带分布在年降水量250～400 mm的地区,降水变化对该地带的影响十分显著.在位于北方农牧交错带内的内蒙古中南部及陕北、晋西北地区,大量的考古遗存详细记录了3 500 a BP前后该地区内土地利用性质的时空变化过程,可以用来定量地估算3 500 a BP降水突变的幅度和速率.4 200～3 400 a BP期间,在内蒙古中南部及陕北、晋西北地区先后发育了朱开沟文化和李家崖文化.文化的演变过程可分为两个阶段:从朱开沟一期到朱开沟二期为第一阶段(cal.4 000～3 800 a BP),在朱开沟文化区发生了从农业文化转变为农牧交错文化、进而变为畜牧业文化的过程,相当于从农业区的北界变为农牧交错区的北界;从朱开沟文化二期结束到李家崖文化为第二阶段(cal.3 800～3 400 a BP),期间农牧交错带的北界显著地向东南退缩.上述考古学文化的变化可以看作是人类对3 500 a BP前后降水突变的响应.4 000 a BP前后是从农业文化向半农半牧文化转变的临界点,其降水量大致与现代农牧交错带南界的降水量相当,为350～400 mm;3 800 a BP前后是从半农半牧文化向牧业文化转变的临界点,其降水量与现代农牧交错带北界处的降水量相当,即为250～300 mm,两相对比,从4 000 a BP到3 800 a BP的200 a中降水至少减少100 mm.从cal.3 800～3 400 a BP,农牧交错区北界的位置向东南退缩,相当于从现代年等雨量线400 mm左右一线南移到现450～500 mm左右一线,400 a中降水量减少50～100 mm左右.因此,从cal.4 000～3 400 a BP的600 a中,降水总体上呈减少的趋势,降水量总计减少150～200 mm,降水减少的平均速率为25～33 mm/100 a.     

中世纪温暖期升温影响中国东部地区自然环境的文献证据

利用丰富的历史文献,研究了中世纪暖期中国东部地区增温对其他自然要素的影响.发现中世纪暖期升温迅速,在增温最快的40a间,每10a平均升温超过了0.5℃.冬季开始日期延后,冬小麦、茶树、柑橘、甘蔗等作物的分布区向北扩展,亚热带北界和暖温带北界均向北移动了一个纬度左右.而从降水格局的变化来看,华北降水偏多,导致了黄河多次改道、河患频繁.农牧交错带地区亦相对湿润,农业得到发展.同时,中世纪温暖期太湖地区水面抬升,排水困难,水系格局发生变化,可能也与升温导致海平面上升有关.     

我国北方农牧交错带的环境演变

中国北方农牧交错带在１０～８．５ｋａＢ．Ｐ．经历了三次阶段性增暖后进入全新世暖期。８．５～８．０ｋａＢ．Ｐ．和４～３．５ｋａＢ．Ｐ．暖期的开始与结束事件中降水变化落后于温度变化３００～５００ａ；暖期盛期时的年均温较现代高２～３℃，降水多１００ｍｍ左右；暖期中存在多次短期寒冷事件，年均温最冷时较现代低３℃以上。３．５ｋａＢ．Ｐ．以来冷干趋势之上叠加着大致由３００ａ稳定与５００ａ波动构成的约８００ａ的周期性变化。全新世暖期原始农业文化的阶段性发展与暖期内环境波动相对应；暖期结束时发生了由农业向牧业文化转换的事件；暖期以后的冷干期为农牧交错文化时期，农业经济随冷干程度的变化而兴衰     

祁连山中部公元904年以来树木年轮记录的旱涝变化

利用取自祁连山中部地区的树木年轮样本和该地区3个站点的降水资料,应用年轮气候学方法,重建了祁连山中部地区的降水量.自公元904年以来,该地区历经了31次相对干期和30次相对湿润期,其中,连续两个10a以上的干期有17次,湿润期12次,最长的干期是1540—1590年间,长达60a,最长的湿润期是1240—1270年、1860—1890年,各有40a.世纪尺度范围内,16世纪是最干的100a,有80a为少雨年;最湿润的是13世纪和19世纪,这期间有60a为多雨.自公元904年以来,降水量共发生了35次突变,16次是由旱向涝的突变,19次是由涝向旱的突变.平均约30a发生一次.11世纪是该地区降水的多变时期,15～16世纪是降水的相对稳定时段,20世纪又进入了降水的多变时期.     

近54年定西市降水趋势及突变分析

以定西市1956～2009年降水资料为基础,采用线性趋势、Mann-kendall、滑动t检验等方法,分析了定西市近54年降水的变化特征。结果表明:定西市年降水量存在减少趋势,平均递减率为11.7mm/10a;西部地区递减率最大,而北部地区的减少趋势最为明显;定西市年降水量系列1986年发生了显著突变,突变后均值相对减少了47.7mm;除中部地区外,其他各地区也发生了显著性突变,突变减少量在71.1～81.4mm之间,其中西部地区突变量最大;各地区的突变年份不相一致,东部和北部地区发生在1968年,南部地区发生在1993年,西部地区发生在1980年。     

近60年淮河流域夏季降水的变化特征

利用淮河流域1961～2017年夏季降水量资料,运用线性回归、滑动平均、Morlet小波、滑动T检验和Lepage检验方法分析了流域夏季降水的周期性特征和年代际变化特征。结果表明:流域夏季降水在大部分时段都具有明显的年际振荡特征,从20世纪90年代开始年代际振荡特征非常突出;流域夏季降水具有2～3a的年际变化周期和18～24a的年代际变化周期,1961～1967年、1997～2006年期间2～3a的短周期振荡非常显著,1990年以后18～24a的周期变得非常明显;在2000年前后,流域33～35°N纬向带状区域发生了显著的年代际突变现象,突变后与之前相比夏季降水增多了40%～60%;在2009年,流域沿淮河一线以北至35°N范围内再次发生显著的年代际突变现象,突变后降水减少了20%以上,此次年代际突变范围更广也更加显著,其物理成因值得进一步研究。     

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。     

西安市潜水埋深与降水量的关系分析

降水入渗是地下水重要的补给来源,研究地下水与降水的关系,可为区域性城市降雨“蓄、渗、用、排”的有机协调提供重要的依据。根据已有的西安市潜水埋深和降水量数据分析了潜水埋深与降水量的关系。从年际间关系来看,1983～2003年洪积平原地区潜水埋深和降水量的相关性最大,相关系数为0．6799,而黄土台塬地区仅为0．228。从潜水变化量与降水变化量间的关系来看,2002～2003年潜水埋深的年变化量与年降水变化量之间的相关性为0．482;对比99组潜水埋深月变化与月降水量变化的数据发现,仅有40组能说明潜水埋深的月变化与降水的月变化有一定的关系。     

陕北长城沿线先秦时期生业与环境的关系

探寻环境和文化的一些要素在时间序列上的耦合,已经成为人地关系研究的重要内容。在环境影响文化的方式上,一些解释模型也被构建起来,但从人类文化的角度来考察人地关系的研究还有待深入。生业模式作为人类从自然环境中获取食物来源的方式,与自然环境和生产技术都有密切的关系。通过对陕北长城沿线先秦时期考古资料的梳理,总结出生业模式4个阶段的发展过程,即农业活动的开始、农牧混合经济的出现、农牧混合经济的进一步发展以及游牧业的出现。通过对多个全新世剖面的总结和对比,区域气候变化大体可以分为3个阶段:11.0~8.5cal.kaB.P.不稳定的升温期、8.5~3.8cal.kaB.P.较为稳定的高温期以及3.8~2.2cal.kaB.P.的干冷期。在此基础上,对不同阶段生业模式的文化和环境背景进行了分析,揭示了生业模式是多种因素共同作用的产物,并进而展现了研究区生业与环境之间复杂的对应关系,以此说明生业变化并非只受到环境变化的影响,也不是所有的环境变化都必然引起生业的变化。由于动植物考古和古环境变化研究在时空分辨率上还有待提高,以及对人类社会文化的认识还不够深入,目前还不能揭示生业与环境关联的细节及其复杂的环境-文化背景。     

5500aBP气候事件在三大文明古国古文明和古文化演化中的作用

5 5 0 0aBP气候事件是世界上许多地区全新世气候演化史上的一个重要转折点 ,它促进了两河流域美索不达米亚古代文明和尼罗河流域埃及古代文明社会的诞生 ,对中国地区新石器文化的发展也产生了重要的影响。未能形成地理限制可能是中国地区未能像两河流域和尼罗河流域一样在 55 0 0aBP前后形成文明社会的重要原因之一。     

末次间冰期以来沙漠-黄土边界带移动与气候变化

位于现代季风区边缘的沙漠－黄土边界带，具有高度不稳定性。末次间冰期以来历经多次北进南退移动和暖湿、冷干变化。依据古风成砂－黄土－古土壤叠覆更替的沉积序列和磁化率等气候代用指标分析，对末次间冰期以来，尤其是特征时期边界带的位置进行了讨论。其中，盛冰期时移动幅度最大，南界可能达３０°Ｎ左右；末次间冰期和全新世气候鼎盛期最靠西北，南界在古长城以北。全球冰期－间冰期波动导致的气候变化以及东亚冬夏季风强弱变化是控制边界带移动和气候变化的根本因素。     

干旱区湖泊沉积物粒度组分记录的区域沙尘活动历史: 以新疆巴里坤湖为例

根据中国西北干旱区巴里坤湖BLK 1剖面沉积物的粒度分析,采用粒级—标准偏差法提取了对沉积环境变化敏感的粒度组分。结果表明,巴里坤湖沉积物中45～170 μm粒级组分含量和平均粒径对研究区区域性风沙活动较为敏感,据此结合14C测年数据重建了研究区9400 cal aBP以来的风沙活动历史。在过去的2 000年内,巴里坤湖地区尘暴事件多发或强风沙活动时段主要出现在240～440 cal aBP、600～1 280 cal aBP和1 400～1 800 cal aBP期间,这些时段同历史时期的雨土频率高值期、古里雅冰芯阴阳离子高含量期较为一致。从更长地质时期来看,8 000～8 300 cal aBP、7 400～7 700 cal aBP、6 500～7 000 cal aBP时段,特别是在中全新世(3 900～6 100 cal aBP)期间,区域性的尘暴事件或强风沙活动尤其频繁,这些时段同古里雅冰芯中微粒浓度、敦德冰芯中的微粒含量记录均可以进行良好的对比。干旱区封闭湖泊沉积是记录地质历史时期风沙活动的良好载体,但由于气候环境变化往往具有较强的区域性特征,因此,对某一剖面沉积物环境敏感粒度组分的提取及应用不具有普适性。     

太白山树木年轮宽度资料对过去生态气候要素的重建

采用太白山高山林线附近的太白落叶松树木年轮资料,按照树木年轮学要求和方法进行前期处理、交叉定年,建立树轮宽度指数序列.基于气候要素影响当年和次年树木生长的原理,利用多元回归技术探讨了树轮宽度指数与生态气候要素--温暖指数之间的相关关系,重建了太白山地区近3∞年的温暖指数.结果表明:1745～1765年、1845～1855年、1880～1900年以及1905～1915年为几个较为明显的冷期;1725～1745年、1765～1775年、1800～1810年、1865～1875年和1890～1905年相对而言属暖期.太白山地区气候的冷暖变化有大约30～40年的变化周期.将本项研究结果与国外相关研究对比还说明,太白山地区的气候变化可能具有一定的全球性特征.     

兴凯湖沉积物有机碳和氮及其稳定同位素反映的28kaBP以来区域古气候环境变化

兴凯湖是东北亚最大的淡水湖,也是中俄界湖。我们是国内首次对兴凯湖一根长269 cm的沉积岩心进行了研究,结果显示:δ13Corg和TOC之间显示较好的负相关性,说明δ13Corg低值时期,气候温暖或湿润,δ13Corg值处于高值时期,气候冷干;C/N比值和TOC之间显示较好的正相关性,C/N比值平均值为11.4,显示兴凯湖沉积物有机质以内源浮游植物生产为主;δ15Norg高值对应于气候冷干期,此时沉积物有机质更多的来源于浮游植物,δ15Norg低值对应于暖湿期,但营养盐输入的减少也会造成δ15Norg值降低。兴凯湖沉积物有机碳和氮及其稳定同位素数据综合分析结果表明:28 480～26 160 cal.aBP,湖区气候冷干;26 160～22 880 cal.aBP,湖区气候温暖湿润;22 880～18 180 cal.aBP,流域处于末次盛冰期多年冻土环境;18 185～12 650 cal.aBP,对应于Blling/Older Dryas/Allerd气候波动暖期;90～78 cm段,对应于Younger Dryas事件;11 500～4 570 cal.aBP,进入全新世暖湿期,早期气候温干,晚期气候温湿;4 570～1 470 cal.aBP,气候冷干;1470 cal.aBP以来,又转为暖湿气候。     

Holocene vegetation dynamics and inferred climate changes at Svanåvatnet, Mo i Rana, northern Norway

Pollen and plant macrofossil analyses from Svanåvatnet in northern Norway provide records of past vegetation and climate in this region from c . 8700 cal. yr BP until the present. Pollen accumulation rates and the presence of plant macrofossils indicate that Betula pubescens (birch) was present from c . 8600 cal. yr BP and Pinus sylvestris (pine) from c . 8200 cal. yr BP. Quantitative climate is reconstructed using modern pollen-climate transfer functions based on weighted-averaging partial least squares regression. A rapid increase in mean July temperature (T_jul) and mean annual precipitation (P_ann) is inferred for the early Holocene. At times when tree abundance is at its highest and most diverse, inferred T_jul indicates maximum temperatures during the mid-Holocene of about 2°C warmer than at present. During the same time period, inferred P_ann is 200–300 mm above present-day conditions until c . 3000 cal. yr BP. Mean January temperatures (T_jan) are reconstructed to be about 2°C warmer than today from 8000 to 3500 cal. yr BP. After 3500 cal. yr BP until today, a gradual decrease is seen in all the reconstructed climate parameters, together with a reduction in tree abundance and the development of a mosaic of open vegetation with grasses, dwarf shrubs and wet areas, and of woodland containing B. pubescens , P. sylvestris and Picea abies (spruce).     

The Holocene thermal maximum and late-Holocene cooling in the tundra of NE European Russia

To investigate the Holocene climate and treeline dynamics in the European Russian Arctic, we analysed sediment pollen, conifer stomata, and plant macrofossils from Lake Kharinei, a tundra lake near the treeline in the Pechora area. We present quantitative summer temperature reconstructions from Lake Kharinei and Lake Tumbulovaty, a previously studied lake in the same region, using a pollen–climate transfer function based on a new calibration set from northern European Russia. Our records suggest that the early-Holocene summer temperatures from 11,500 cal yr BP onwards were already slightly higher than at present, followed by a stable Holocene Thermal Maximum (HTM) at 8000–3500 cal yr BP when summer temperatures in the tundra were ca. 3°C above present-day values. A Picea forest surrounded Lake Kharinei during the HTM, reaching 150 km north of the present taiga limit. The HTM ended with a temperature drop at 3500–2500 cal yr BP associated with permafrost initiation in the region. Mixed spruce forest began to disappear around Lake Kharinei at ca. 3500 cal yr BP, with the last tree macrofossils recorded at ca. 2500 cal yr BP, suggesting that the present wide tundra zone in the Pechora region formed during the last ca. 3500 yr.     

可可西里马兰冰芯记录的20世纪净积累量变化及其与太阳活动关系研究

通过青藏高原可可西里马兰冰芯记录,重建了 1887～1998年时期的净积累量变化,揭示出在研究时段内其变化呈弱的上升趋势。谱分析结果表明,马兰冰芯净积累量变化存在10.8a的显著周期。这表明太阳黑子活动对马兰冰芯净积累量变化存在一定的影响。统计分析发现,在20世纪80年代中期之前马兰冰芯净积累量变化与太阳黑子相对数变化之间存在显著的负相关关系,而在20世纪80年代中期之后却呈正相关关系。     

基于孢粉数据的珠江三角洲QZK6孔全新世气候定量重建

依据珠江三角洲QZK6钻孔孢粉组合特征及AMS14C测年结果,基于CONISS软件对剖面孢粉组合进行分带分析,其结果分为A、B、C和D四个孢粉带。根据10981a cal BP以来的孢粉组合特点,结合东亚孢粉数据库中位于广东的122个天然植被下的表层土壤样点的孢粉组成特征,利用软件Polygon 1.5定量重建了QZK6孔的全新世古气候参数。结果显示,全新世气候基本以暖湿为主,总体趋势为凉干—热湿—温凉;D带(10981~8500a cal BP)年均温度为21.7~22.1°C,年降水量1778~1888mm,年均温度和年降水量均比较高;C带(8500~8105a cal BP)年均温度为21.9~22.3°C,年降水量为1845~1929mm,达到各带中最高值;B带(8105~4343a cal BP)年均温度和年降水量开始降低,年均温度为20.8~21.7°C,年降水量为1595~1806mm。人类活动从B带开始增强(在A带达到最强);A带(4343a cal BP至今)年均温度为20.3~21.5°C,年降水量为1587~1765 mm,为各带中年均温度最低、年降水量最少的阶段。     

河西走廊末次冰期砂楔的发现及其古气候意义

河西走廊砂楔主要形成在晚更新世冲洪积砾石层中，楔体内充填的风成砂^14C年龄证明其是末次冰期的产物，在末次冰期，洒西走廊年平均气温为－5－7度左右，较现在低13－15度，这一 估算数据与根据本区芒硝沉积层所推测的气温下降值是一致的，亦与最近有关北半球高，中纬度冰期降温幅度的研究相符合，当时，河西走廊西段年降水量可能达到100－200mm，比现在平均年降水量增加约100mm左右。     

40～30 ka BP期间高湖面稳定存在时青藏高原西南部封闭流域的古降水量研究

依据封闭流域全流域水量平衡模式，模拟了青藏高原西南部3个封闭流域在40～30 ka BP期间，高湖面稳定存在时期的古水量平衡，重建了各流域的古降水量。结果表明色林错－纳木错流域、扎布耶－拉果错流域、扎仓茶卡－别苦则错流域当时的降水量分别约为585±25 mm、565±25 mm、475±25 mm，相当于现在降水量的1.7、3.1、4.8倍。