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.     

苏干湖沉积物粒度组成记录尘暴事件的初步研究*

文章通过分析苏干湖表层沉积物、流域表层沉积物、大气降尘以及湖泊冰面囚固碎屑颗粒等的粒度组成,比较了流域地表沉积与湖泊沉积物粒度组成的差异和苏干湖表层沉积粒度组成的空间变化。初步认为苏干湖沉积物粗颗粒组分(>63μm)主要由风力搬运入湖,>63μm组分的含量可以用来指示研究区尘暴事件的演化。结合湖泊沉积岩芯纹层计数年龄,重建的1000年来尘暴演化历史显示,在1210A.D.之前尘暴事件较弱,且变化幅度较小;1210A.D.以来则表现出高频率或者高强度,其中13世纪上半叶以及17世纪的高值段与东部降尘变化历史一致。就气候变化的特征时段(中世纪暖期、小冰期等)而言,尘暴事件主要与气候变冷情况下较强的盛行风场有关;而极端干旱区有效湿度的增加可能有利于地表粉尘的释放,助长了尘暴事件的发生。     

贵州白鹇湖沉积物记录的4～2kaB.P.干旱气候事件及其生态环境影响

喀斯特地区的生态环境具有先天脆弱性,对气候变化响应敏感,是研究气候变化-生态环境变化耦合关系的理想场所.选取我国典型喀斯特地区湖泊白鹇湖为研究对象,系统分析了沉积物柱芯有机质C/N比值、Sr/Rb比值和孢粉的剖面变化.研究结果表明,白鹇湖地区3.6～2.2kaB.P.气候持续向干旱化方向发展,导致流域陆地植被显著退化,草本植物减少,蕨类植物增加,湖泊陆源有机质输入减少,沉积物有机质C/N比值降低.该干旱事件还导致流域化学风化作用减弱,Sr/Rb比值增大.白鹇湖过去5000年的气候与生态环境变化历史表明自然气候变化对喀斯特生态环境可产生重大影响,为喀斯特生态环境先天脆弱性提供了历史性证据.     

内蒙古鄂尔多斯高原泊江海子全新世气候变化初步研究

以10个AMS~(14)C测年为框架,利用BJH01孔438cm沉积物岩芯的粒度、烧失量以及孢粉阔叶树含量等代用指标,初步重建了泊江海子地区冰消期以来的气候和环境变化:1)11820cal.a B.P.以前,钻孔处为风成环境,流域发育荒漠或草原化荒漠,气候寒冷干燥;2)11820~11390cal.a B.P.,湖泊形成,流域植被好转,降水略增加,气候变暖湿;3)11390~7510cal.a B.P.,湖泊维持高湖面,降水增加,区域植被演化为阔叶疏林草原,气候温暖湿润,其中10500~8500cal.a B.P.为最宜期;4)7510~6800cal.a B.P.,湖泊水位降低,区域植被退化,气候变干;5)6800~1590cal.a B.P.,气候总体波动变干,其中5000~4000cal.a B.P.为湖侵阶段,气候湿润,4000~1590cal.a B.P.为湖退阶段,气候最为干旱;6)1590cal.a B.P.以来湖泊扩张,水位升高至钻孔位置以上,流域植被为典型草原,气候与现在相当。泊江海子重建的全新世气候变化序列与区域乃至更大尺度的气候变化具有相关性,表现出早全新世湿润、中晚全新世变干的趋势,是季风系统通过海气耦合对北半球夏季日辐射增加的快速响应。     

山西长治盆地中更新世气候转型期环境变化特征

中更新世气候转型(MPT)是第四纪环境变化的一个重要时期,该时期气候模式、气候周期等均发生了明显变化,然而不同区域对中更新世气候转型的响应特征存在明显差异.本研究选取了长治盆地XZK4钻孔中更新世转型前后(1.8～0.1 Ma)共207个样品,通过古地磁定年,运用粒度端元分析和孢粉分析,阐述了长治盆地中更新世转型期的环境变化与湖泊演化特征.结果显示,1.8 Ma以来,孢粉组合中乔木花粉含量多高于60％,但个别时段草本植物花粉占优,显示区域植被多数阶段为森林,但存在明显冷期,并且1.1 Ma和0.55 Ma是研究区环境转变的重要转折点.中更新世转型期前(～1.1 Ma):沉积物粒度总体较细,黏土含量多高于25％,EM1组分(湖相沉积)多高于60％,EM3(河流相组分)在个别时段出现,总体显示该阶段沉积物组成以湖相沉积为主,个别阶段受到河流影响大;中更新世转型时期(1.1～0.55 Ma):沉积物粒度较上一阶段更细,黏土含量(平均为30％)、EM1占比和孢粉浓度均达到研究段最高,沉积物颜色以棕灰色为主,EM3组分占比降至最低,其中1.1～0.95 Ma喜冷的云杉属花粉出现,显示该时期研究区气候总体偏冷湿,湖泊面积较1.1 Ma之前扩大;中更新世转型后(～0.55 Ma):沉积物粒度明显变粗,达到钻孔最高值,沉积物颜色变黄,EM2(风成组分)和EM3占主导,草本植物含量增加,尤其是喜干的蒿属花粉增加明显,表明气候较之前变干,沉积物类型以风力沉积为主,湖泊消亡.综合对比显示,构造运动是影响长治古湖消长的主要驱动力,气候变干加剧了湖泊消亡.     

浑善达克沙地碱湖表层沉积物的粒度、沉积有机质变化特征与指示意义

本文选择浑善达克沙地南缘濒临干涸的碱湖为研究对象,综合分析湖泊及流域表层沉积物的粒度、总有机碳(TOC)及其同位素(δ¹³C_TOC)指标的空间分布特征及环境指示意义。结果表明,湖泊水域区及滩地区的黏土与粉砂组分含量高,TOC含量多低于1%,而东缘的盐生草甸砂组增加,同时TOC含量升高至10.75%;δ¹³C_TOC值表现为从西向东,即水域区(-24.88‰)、滩地区(-25.17‰)、盐生草甸(-27.93‰)呈逐渐偏负的趋势。水域区表层沉积物粒度端员组分分析表明,粗粒端员(近源风成组分及洪积组分)含量的增加指示湖泊退缩及流域植被退化;水域区低TOC指示水生植物基本消失,陆源C₃植物成为湖泊沉积物有机质的主要来源,控制了δ¹³C_TOC的波动。当湖泊彻底干涸,裸露滩地的粒度初始以细粒组分(黏土、粉砂)为主,而后强烈的风蚀作用将富盐细粒带走,沉积物的粒度变粗,盐度降低,盐生植被入侵。此后沉积物的TOC含量显著增加,而δ¹³C_TOC值逐渐偏负可能与上覆盐生植被演替过程中C₃植物生物量增加有关。因此,乌日图音淖尔现代沉积过程及机理的研究,加深了对浑善达克沙地碱湖干涸过程中沉积及生态演化过程的认识,也为古环境的重建提供了重要依据。     

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。     

新疆柴窝堡湖沉积物中环境敏感粒度组分揭示的环境信息

通过对柴窝堡湖沉积物剖面和流域表层沉积物进行粒度分析,结合沉积剖面年代序列,研究了柴窝堡地区的环境演变与沙尘暴事件。首先通过主成分因子分析,对柴窝堡湖沉积物剖面粒度不同粒级组分含量进行了研究,探讨了湖泊沉积物的物质来源,获得了两个主控因子F1和F2,它们控制了湖泊沉积物近97.7%的粒度变化特征。研究表明,F2代表了以57 μm为众数粒径的次总体,主要来源于地表风沙侵蚀;而F1为以7 μm为众数粒径的次总体,主要受流水作用控制。进而通过粒径-标准偏差法,提取了湖泊沉积物中环境敏感粒度组分,风成组分C2（20~209 μm）反映了区域风沙活动的历史,并揭示了1910-1930年和1980-2000年为百年来的两个沙尘暴相对活动强烈的时期。沉积物中记录的1980年和2000年左右的沙尘事件与器测记录及历史文献记载具有很好的一致性。最后利用均值突变诊断分析,发现柴窝堡湖地区1910年前后存在近百年来最强的沙尘事件,揭示了近百年来该地区一次最强的环境突变事件。      

新疆博斯腾湖表层沉积物的孢粉分析

通过对新疆博斯腾湖的表层沉积物孢粉的分析, 探讨了干旱区大型湖泊中表层沉积物孢粉与周围植被的关系以及孢粉在湖泊中的分布和传播规律. 研究发现, 博斯腾湖表层沉积物中孢粉主要是来源于周围荒漠植被中的藜科、蒿属、麻黄等植物以及湖泊四周浅水地带生长的香蒲等水生植物. 藜科、蒿属、麻黄等花粉的传播过程主要受大风作用的影响, 而且百分比含量在整个湖盆中的分布比较稳定, A/C值能够反映区域目前的干旱状况; 香蒲等水生植物花粉的百分比含量主要受其母体植物分布的影响. 云杉花粉在河口区域的相对高百分比含量表明其河流传播特征; 云杉花粉在湖泊中的低百分比含量与整个流域的植被及其分布状况以及区域的气候条件有关; 云杉花粉具有超代表性. 近河口湖泊表层样品孢粉组合受河流和近岸植被的影响较大, 但距离超过2 km以后湖泊沉积花粉百分比含量较为稳定. 孢粉的质量浓度分布显示, 孢粉在湖盆中的分布有比较强的趋中性. 博斯腾湖中部沉积物孢粉序列能够很好记录区域的植被变化历史和环境演化特征.     

湖泊沉积物粒度的气候指示意义--以江汉平原江陵剖面为例

在湖泊沉积的古气候研究中,沉积物粒度的气候指示意义常被解释为,粗粒沉积物指示低水位时期的干旱气候,而细粒沉积物则反映高水位时期的湿润气候。通过对江汉平原江陵剖面湖泊沉积物多环境指标的综合对比及相互印证,揭示出湖泊沉积物粒度的另一种气候解释,粗粒沉积物指示降水量较大的湿润气候,而细粒沉积物则对应降水量相对较少的干旱气候。由于湖泊沉积环境的复杂性,湖泊沉积物的粒度指标存在多解性,因此,在利用粒度组成判别气候环境的演化时,必须考虑湖泊自身的环境因素,同时结合其它指标来综合判识。     

Late Pleistocene hydroclimatic variabilities in arid north-west China: geochemical evidence from Balikun Lake,eastern Tienshan,China

Reconstructing the environmental and hydrological response to millennial-scale fluctuations of climate-sensitive areas of mid-latitudes is crucial to understanding the Late Pleistocene climate in terrestrial inland regions. We use sedimentological and geochemical proxies (e.g. lithology, gain size, loss-on-ignition, soluble salts, X-ray fluorescence elements) from Balikun Lake in the eastern Tienshan Mountains, to elucidate variations in sedimentation, water chemistry and watershed weathering intensity of the Late Pleistocene interval (~20−60 ka). The record documents high-frequency oscillations and alternating hydrological patterns on (multi-) millennial timescales. Balikun Lake changes from nearly fresh to brackish and finally to hypersaline conditions during MIS3. The warm and wet climate during the early MIS3 facilitated regional vegetation and bioproductivity. Halite sedimentation took place from the middle to late MIS3, indicating a gradual drying trend. This reduced the lake area and vegetation cover, as well as weakened the chemical weathering rates of the watershed. These new interpretations challenge the idea of climate amelioration with the highest lake level and wettest conditions prevailing in the arid areas of north-west China during the late MIS3, indicating a possible westerlies-dominated Late Pleistocene climate in these areas. The evolution of the palaeohydrological regime and climate change in the Balikun Basin correlated well with the millennial-scale high-latitude Atlantic climate superimposed on the Northern Hemisphere summer insolation.     

新疆SCZ17剖面黑碳记录的16~12 ka火灾历史及其驱动因素探究

基于新疆深390 cm的SCZ17黄土剖面的黑碳(BC)记录以及总有机碳含量(TOC)和磁化率结果,并与巴里坤湖孢粉记录的温度数据对比,重建了该区末次冰消期(16~12 ka,对应剖面深度202~274 cm)的火灾历史并探讨了其控制因素。结果表明:1)在末次冰消期期间黑碳通量与TOC变化具有较好的一致性,均呈上升趋势,说明随着植被量的增加,生物质燃烧活动增加;2)BC通量与湿度和温度数据的EEMD结果显示:①在13~16 ka期间,剖面的黑碳通量指示的区域生物质燃烧变化与温度变化存在着近乎同步的关系,而在12~13 ka期间可能由于湿度的影响二者的同步关系不太明确;②χfd%所指示的湿度变化和黑碳通量的对比结果显示,湿度峰值/谷值分别对应着黑碳通量的谷值/峰值,即当气候湿润时,火灾活动频率低;气候干旱时,火灾活动频率高。因此,认为研究区火灾活动倾向于发生在暖干的气候条件下,且可燃生物量可能控制着区域火灾变化的长期趋势,而由温度和湿度变化所造成的火灾活动的次一级波动叠加在这一长期趋势上。     

太湖YLL1孔沉积特征揭示的全新世太湖演化史

本文通过对太湖西山岛衙甪里孔(YLL1)沉积物的粒度、总有机碳含量(TOC)、质量磁化率、元素含量及沉积年代等进行测试分析,探讨了全新世以来太湖湖盆的演化历史。根据沉积特征,可将4m深的YLL1孔分为上、中、下三段明显不同的沉积层。中段(153~231cm)沉积物平均粒径为7.65φ,粘土级颗粒含量高达48.78%,对比上段(0~153cm,6.29φ,21.77%)和下段(231~400cm,6.91φ,30.88%)为全孔最细;并且中段粒径随深度变化很小,平均粒径标准偏差为0.13,明显低于上段的0.70和下段的0.38;中段TOC和质量磁化率平均值分别为0.78%和19.41×10^-8m^3/kg,为全孔最高;XRF扫描数据显示元素含量在三段中变化显著:中段Al、K、Fe等元素含量相对上段和下段为最高,而Si含量最低。YYL1孔沉积特征参数显示,近80cm厚的中段泥质层与上下段截然不同,是一段标志性沉积层。该标志层广泛存在于太湖及其周边地区的地层中,并且该层位含有大量的富铁质小球粒结核和菱铁矿结核,AMS14C显示该层位年龄约为7kaB.P.。研究表明,太湖YLL1孔沉积记录了湖盆环境的3个不同阶段:下段对应末次冰期后期11kaB.P.左右的风成硬黄土层沉积,此时太湖尚未完全形成;中段泥质沉积标志层代表太湖第一次大水面形成,时代在7kaB.P.左右;上段对应5kaB.P.左右以来的湖相沉积。     

东亚中高纬Heinrich 1事件的表现特征:呼伦湖孢粉记录

Heinrich 1事件是发生于末次冰消期的极端气候突变事件之一,对全球大气环流和陆地生态格局产生了深刻影响.基于对东亚夏季风边缘区最北端呼伦湖 HL08 孔5. 75 m 以上沉积岩芯的 AMS 14C定年技术和 415~275 cm段140个样品的孢粉分析,重建了东亚中高纬地区呼伦湖21500~13000 cal. a B. P.高分辨率植被变化历史,在此基础上揭示了Heinrich 1事件期间呼伦湖区植被响应过程,明确了Heinrich 1事件在东亚中高纬地区的表现特征.结果显示:呼伦湖区Heinrich 1事件发生于16500~15400 cal. a B. P.,以剧烈降温和显著干旱化为表现特征;事件发生期间湖区周围山地发育亚高山草甸,森林植被稀疏;湖盆区域以藜科为主的荒漠草原显著扩张,区域植被盖度降低、生态环境明显恶化;同时,不同植被类型对Heinrich 1事件的响应存在明显差别,亚高山草甸和蒿属为主的典型草原较藜科为主的荒漠草原和桦属为主的落叶阔叶林响应更为快速、敏感.     

内蒙古达里湖沉积记录的中晚全新世干旱事件

最近20年位于东亚夏季风北部边缘的我国北方半干旱区遭遇更为频繁、更为严重的干旱事件。然而,有关该区域过去不同时间尺度气候干旱事件的特征及机制仍知之甚少。文章详细分析了内蒙古中东部达里湖DL04岩芯上部6.5 m沉积物中< 38 μm碳酸盐的Ca和Mg含量、δ^18O和δ^13C值以及全样有机质TOC和TN含量、TOC/TN(C/N)比值,基于高精度的AMS^14C年代标尺,恢复了最近6000年(日历年)湖区的水文、气候变化详细过程。结果表明:达里湖< 38 μm碳酸盐主要为湖泊水体沉淀的内生方解石,其Ca和Mg含量、δ^18O和δ^13C值增大反映湖水蒸发量超过补给水量,进而指示湖区干旱事件。TOC和TN含量减少以及C/N比值减小总体反映地表径流减弱引起的陆生有机质入湖减少以及湖泊初始生产率下降。达里湖沉积内生碳酸盐和有机质地球化学数据表明,在6000~5300 cal.a B.P.、3200~2800 cal.a B.P.、1650~1150 cal.a B.P.和650~300 cal.a B.P.,流域地表径流显著减弱、湖面显著降低、湖泊生产率显著下降、湖区气候显著变干、东亚夏季风显著减弱。最近6000年东亚夏季风显著减弱事件在定年误差范围内与北大西洋冰漂碎屑事件一致,而与热带西太平洋海表温度变化和太阳活动变化相关性较差,表明千、百年尺度东亚夏季风突变主要受控于北半球高纬气候变冷。     

Analysis of dynamic changes and influence factors of Lake Balkhash in the last twenty years

Lake Balkhash is the third largest inland lake in Central Asia after the Caspian Sea and the Aral Sea. The Ili River-Balkash Lake Basin resides in the southeastern part of the Republic of Kazakhstan and the western part of China's Ili Prefecture, which belongs to the arid and semi-arid region. In the middle to late 20th century, the Ili River-Balkash Lake Basin was affected by climate change and human activities, and the problems of water ecology and water resources became increasingly prominent, which became the focus of attention for China and Kazakhstan. In this study, the water level derived from radar altimeter data, the water surface area extracted from Landsat data, and the temperature and precipitation data in the basin were comprehensively utilised. Data analysis of the time course and correlation of hydrological, meteorological elements in the lake basin, water dynamic changes, and influencing factors of Lake Balkhash was studied. The results show that the cyclical change of regional climate is the main factor affecting the change of lake water, and human activities in the short term can regulate the change of water volume in Lake Balkhash. The research results in this paper can provide a scientific basis for the solution of water disputes in cross-border rivers between China and Kazakhstan.     

Analysis of dynamic changes and influence factors of Lake Balkhash in the last twenty years

Lake Balkhash is the third largest inland lake in Central Asia after the Caspian Sea and the Aral Sea.The Ili River-Balkash Lake Basin resides in the southeastern part of the Republic of Kazakhstan and the western part of China's Ili Prefecture,which belongs to the arid and semi-arid region.In the middle to late 20^thcentury,the Ili River-Balkash Lake Basin was affected by climate change and human activities,and the problems of water ecology and water resources became increasingly prominent,which became the focus of attention for China and Kazakhstan.In this study,the water level derived from radar altimeter data,the water surface area extracted from Landsat data,and the temperature and precipitation data in the basin were comprehensively utilised.Data analysis of the time course and correlation of hydrological,meteorological elements in the lake basin,water dynamic changes,and influencing factors of Lake Balkhash was studied.The results show that the cyclical change of regional climate is the main factor affecting the change of lake water,and human activities in the short term can regulate the change of water volume in Lake Balkhash.The research results in this paper can provide a scientific basis for the solution of water disputes in cross-border rivers between China and Kazakhstan.     

New evidence for an extended occupation of the Provo shoreline and implications for regional climate change, Pleistocene Lake Bonneville, Utah, USA

Lake Bonneville was a climatically sensitive, closed-basin lake that occupied the eastern Great Basin during the late Pleistocene. Ongoing efforts to refine the record of lake level history are important for deciphering climate conditions in the Bonneville basin and for facilitating correlations with regional and global records of climate change. Radiocarbon data from this and other studies suggest that the lake oscillated at or near the Provo level much longer than depicted by current models of lake level change. Radiocarbon data also suggest that the lake dropped from threshold control much more rapidly than previously supposed. These revisions to the Lake Bonneville hydrograph, coupled with independent evidence of climate change from vegetation and glacial records, have important implications for conditions in the Bonneville basin and during the Pleistocene to Holocene transition.