1949—2019年中国自然地理学与生存环境应用研究进展

自然地理学是一门以基础研究见长的自然科学,其研究对象是与人类生存和发展密切相关的自然环境。中国的自然环境复杂多样,自然地理学家根据国家需求和区域发展在应用基础和应用研究方面同样取得显著成效,为国家重大经济建设、社会发展的规划,宏观生态系统与资源环境保护及区域可持续发展做出了重要贡献。本文总结了1949—2019年中国自然地理学在自然环境区域差异与自然区划、土地利用与覆被变化、自然灾害致灾因子和风险防控、荒漠化过程与防治、黄淮海中低产田改造、冻土区工程建设、地球化学元素异常和地方病防治、自然地理要素定位观测、地理空间分异性识别和地理探测器等方面的实践与应用,指出了未来自然地理学的应用研究方向。     

青藏高原东北部甘加盆地古梯田地层与年代初探

梯田是人类几千年来利用和改造自然能力的象征,在人类社会发展中发挥了重要的作用。甘加盆地位于青藏高原东北部甘肃省夏河县,盆地内的丘陵、山麓地带分布大面积的层状梯形景观,疑似弃耕的古代梯田。本文在实地考察的基础上,基于卫星遥感资料,通过GIS手段分析发现古梯田面积为42.2 km²（约63000亩）,主要分布在盆地内央曲河及其支流两侧海拔2936~3326 m间的山坡上。通过对3个古梯田剖面样品的磁化率、总有机碳/氮（TOC、TN）含量、孢粉、粒度等环境代用指标分析,同时对比具有准确年代控制的自然剖面磁化率与粒度。研究结果显示：梯田开垦于晚全新世（距今3000 a）古土壤,梯田剖面顶部25~35 cm不同于自然剖面而呈均一化的指标证实了耕作层的存在（距今约1000 a以下层位）;但耕作层之上TOC、TN含量的增多,以及梯田剖面与自然剖面整体一致的指标变化趋势说明了梯田被短期利用后长期废弃;结合历史文献资料推断夏河古梯田是在北宋“弓箭手屯田”制度（1074—1125年）下开垦的;气候重建资料显示该时段温度较高、降水增加,整体有益于农业生产。本文提供了过去人类社会适应气候变化的典型案例。     

湖泊沉积记录的古洪水事件识别及与气候关系

作为洪水灾害研究的延伸学科——古洪水研究,其所取得的大量研究成果基本都是基于河流古洪水水文学的研究。然而随着河流古洪水水文学科的发展,研究材料和方法的缺陷越来越凸显,而作为气候与环境变化信息重要收集器的湖泊沉积物在古洪水水文学上的研究可以弥补上述不足。本文重点综述了湖泊沉积物识别古洪水的方法以及古洪水与环境的耦合机制。主要分为两部分：其一,总结了湖泊洪水识别的4种方法,即湖泊沉积物岩性和粒径、地球化学指标、数学统计分析方法以及洪水与块体运动的甄别;其二,从成因上探讨了古洪水与大陆尺度大气环流变化、区域气候波动的遥相关性。最后,探讨了洪水事件和气候变化的具体物理机制,并对湖泊洪水与同区域河流洪水进行对比研究以及国内湖泊尤其高山地区湖泊洪水领域的研究等方面进行了展望。     

6200年来六盘山天池磁学特征及环境重建

本文对六盘山天池长11 m的GSA孔湖泊沉积岩芯样品进行了磁化率、非磁滞剩磁、等温剩磁测试.结果表明GSA孔岩芯磁性矿物主要是亚铁磁性及反铁磁性矿物.六盘山天池湖泊沉积物的磁性参数变化主要受控于两种模式:整体而言,高(低)粉尘输入指示了夏季风弱(强),成壤作用强(弱)指示夏季风强(弱).质量磁化率χ等参数清晰地记录了6200年来六盘山天池地区的气候变化历史,可分为6200 1300 cal a B.P.及1300 cal a B.P.至今两个阶段.6200年来的六盘山天池湖泊沉积物磁学数据在千年时间尺度上基本与东部季风区变化趋势相似.但是在百年时间尺度上有着较大的差异,这是由于六盘山天池地区的气候变化不仅仅受控于夏季风,同时还受到人类活动导致的黄土高原植被覆盖变化、冬季风变化等因素的影响.     

我国季风边缘区湖泊沉积记录的全新世亚洲夏季风衰退事件

亚洲夏季风是全球季风系统的重要组成部分,亚洲夏季风的变化对其控制区域自然生态系统的多样性和生态平衡,以及社会经济发展有重要的影响。本文选择位于现代亚洲夏季风边缘区对季风变化响应敏感的湖泊达连海为研究对象,基于陆生植物残体和全有机质的AMS14C定年建立了钻孔顶部24.6 m沉积物的年代框架,利用粒度指标重建了全新世研究区水文变化过程以及亚洲夏季风衰退事件序列。结果显示,沉积物中存在数层砂层,代表了湖泊低水位时期,进而指示了亚洲夏季风衰退事件。这些事件处在11.6~11.3 cal.ka B.P.、10.4~9.5 cal.ka B.P.、6.4~6.0 cal.ka B.P.、4.6~4.4 cal.ka B.P.、3.7~3.4 cal.ka B.P.、3.1~2.9 cal.ka B.P.以及2.0~0.9 cal.ka B.P.,可以发现中晚全新世以来亚洲夏季风衰退事件发生的频率显著增加。进一步与北半球高纬地区与低纬地区的气候突变事件记录对比显示,全新世百年-千年时间尺度上亚洲夏季风强度的变化与低纬ENSO活动存在密切的联系。     

不同时间尺度青海湖沉积物总有机碳对气候变化的敏感性

湖泊沉积物总有机碳（TOC）含量通常作为表征流域和湖泊生产力的指标，在亚洲季风区也常常被当作夏季风的代用指标，被广泛应用于气候与环境变化研究.本文梳理了过去千年、全新世以及冰期-间冰期时间尺度上青海湖沉积物TOC的变化特征，并探讨了其指示气候变化的敏感性与有效性.结果表明，过去千年青海湖沉积物TOC含量与区域暖季温度和降水表现出较为一致的周期性波动.通过对比全新世区域夏季温度、基于孢粉的降水定量重建结果，以及湖泊水位、风沙活动反映的湿度状况等，发现不能简单地将青海湖沉积物TOC含量或沉积通量作为夏季风强度或者季风降水强度的代用指标.青海湖沉积物TOC含量在冰期和间冰期表现出巨大的差异，指示了冰期-间冰期时间尺度上较大的温度与降水变幅.因此，不同地域条件及不同时间尺度下，湖泊沉积物TOC对气候变化的敏感性不同，将湖泊沉积物TOC含量作为亚洲夏季风的代用指标需要特别谨慎，特别是在高寒气候区.     

MIS 3以来雅鲁藏布江流域风成沉积及环境意义

雅江流域风成沉积广泛发育,其气候指示意义及年代的界定尚不够清晰。从雅江全流域视角出发,全面分析了不同区域风成沉积的发育机制及模式,同时对风成沉积年代数据归一化处理,并与全球气候对比研究。结果表明：① 流域内风成沉积有盛行风场发育模式和局地风场发育模式,不同模式对环境的指示意义不同。② 雅江流域风成沉积多堆积于末次盛冰期（LGM）以后,且主要发育于晚冰期（15 ka BP）以来的不同时段,冰川退缩地表裸露,丰富的冲洪积碎屑物源可能是风成沉积发育的主控因素;更早时段的风成沉积因LGM后气候转暖、冰川消融所致的侵蚀搬运作用而未能保存。③ LGM以来风成沉积过程受区域及全球古气候环境共同控制,波动变化剧烈;其对30°N夏季太阳辐射、印度季风及西风变化信号的指示有所差异,但对YD等全球气候冷事件有较好记录,其沉积过程与高原面上其他区域既存在对全球古气候响应的同步性,又有其区域独特性。④ 流域内风成沉积的强烈堆积过程与全球气候变化并非简单对应关系,呈现出较复杂的响应模式。说明高山河谷环境的风成沉积除受大区域气候影响,还受许多局地环境因素控制,古气候环境的指示意义复杂。     

横断山区贡卡湖记录的晚全新世区域水文变化及其与印度夏季风的联系

印度夏季风(ISM)是全球季风系统的重要组成部分,其异常变化会对我国西南地区的生态环境和社会经济带来巨大影响。晚全新世是距离当下最近的地质历史时段,了解晚全新世以来ISM变化及其对区域水文的影响历史与规律,对预测我国西南地区未来的季风降水变化具有重要的参考价值。本文选择位于横断山区且对ISM变化响应敏感的高山湖泊贡卡湖(海拔3529 m)为研究对象,在湖泊中心获取204.5 cm的连续高质量沉积岩芯(GK20B钻孔),利用陆生植物残体AMS¹⁴C测年方法建立了过去3300年来可靠的地层年代序列。通过开展XRF元素扫描、烧失量、总有机碳氮(TOC、TN)及有机碳同位素(δ¹³C_org)等气候与环境代用指标的分析测试,重建了贡卡湖距今3300年以来的水文变化历史。研究结果显示,贡卡湖泥炭与湖相沉积互层的沉积结构与对应的代用指标变化共同揭示了湖泊水位波动,贡卡湖的水位自晚全新世以来整体呈现降低的趋势,响应了在北半球不断减弱的夏季太阳辐射驱动下ISM强度的衰退过程。同时湖泊水位指示的ISM强度存在着百年时间尺度的波动,这可能与地...