倒数第二次冰期气候不稳定性的黄土记录

自格陵兰冰芯的氧同位索曲线发表以来,有关“轨道”以下尺度(即千年级)气候变化历史的研究工作,在全球范围内已做了许多。这些工作较为一致地证明,尽管不同区域内短尺度气候变化的特点不一定相互一致,但冰期气候不稳定性现象还是普遍存在的。但是,迄今为止,有关这方面的研究工作主要集中在末次冰期,因此,气候不稳定性是否存在于第四纪的其它冰期尚不得而知。最近,我们对会宁李家源剖面黄土沉积的S₂～L₂段落做了详细的采样和粒度分析,样品间距为2cm,粒度分析结果如图l。会宁李家源剖面位于黄土高原西部,S₂～S₂的总厚度为45m。其中L₂的厚度约17m,与L₁的厚度大致相当。L₂堆积期为倒数第二个冰期,从深海和其它地质     

塔里木盆地南缘黄土粒度特征及其环境意义

黄土是地质时期沙尘天气形成的粉尘堆积物,其粒度特征记录了粉尘搬运过程中的古大气环流格局和古环境演化信息。本文对昆仑山北坡克里雅河支流的第5级阶地羊场黄土剖面进行了系统的粒度分析,结果表明,黄土粒度组成主要以粗粉砂和砂砾为主,分选较好;羊场黄土为塔克拉玛干沙漠的近源风成堆积,粒度指标主要指示沙漠范围和源区气候干旱程度;粒度结果的详细分析及其与全球其他记录的对比表明,塔里木盆地南缘气候在8.5~3.6 ka B.P.较为湿润稳定,3.6 ka B.P.以来气候急剧变干并出现大幅度波动的千年尺度突变事件,与其他地区古气候记录有较好的一致性。塔里木盆地南缘8.5 ka B.P.以来的气候变化具有季风模式和千年尺度气候振荡的双重特点,可能同时受低纬度亚洲季风和北半球高纬度地区气候的影响;太阳辐射减弱引起的亚洲夏季风衰退可能导致了3.6 ka B.P.以来盆地的干旱化,同时,受太阳辐射驱动的北半球高纬度地区的气候变化,可能通过增加西风环流的强度及其波动幅度,进一步加剧了3.6 ka B.P.以来塔里木盆地南缘气候的干旱化和不稳定性。     

全新世黄土记录的古气候演化及磁化率和粒度参数灵敏性探讨

黄土是公认的三大古气候记录载体之一,全新世黄土由于位于顶层极易受到人类活动的影响,故研究程度不高.最近在甘肃会宁白草塬发现一个沉积连续、分辨率高、且保存完整的全新世黄土剖面,该剖面忠实地记录了全新世古气候演化,能够很好地与三宝洞和葫芦洞石笋氧同位素记录全新世古气候进行对比:二者共同记录了约12.5 ～11.5ka之间的Younger Dryas冷干事件;约10.5 ～5.2ka全新世适宜期,但是适宜期中气候变化具有不稳定性;5.2ka至今,气候较全新世适宜期慢慢变干变冷,二者相互印证了东亚季风区全新世古气候演化的一般过程;而驱动二者演化主要因素是太阳辐射量的变化.位于黄土高原西北边缘的会宁白草塬剖面中的磁化率和粒度两参数相比较:粒度较磁化率波动更频繁,记录古气候变化更灵敏.     

最后两个冰期旋回季风-沙漠系统不稳定性的高分辨率黄土记录

黄土高原西北部黄土沉积的粒度变化同时受控于沙漠进退和冬季风强度波动,因此,此区粒度可视为季风-沙漠系统变迁的替代性指标。本研究以2cm为间隔,对李家塬和新庄源S₂以上部分做了粒度分析。结果表明,倒数第二次冰期中的冰阶时段与末次冰期类似,存在着频繁的千年尺度的气候波动;而末次间冰期这类变化并不明显。     

220ka BP来萨拉乌苏河流域地质剖面地球化学特征及其对全球气候变化的响应

萨拉乌苏河流域位于我国北方沙漠/黄土过渡带和生态脆弱带,它对全球气候变化反映非常敏感,是研究全球气候变化响应的理想区域.对该区域滴哨沟湾剖面地球化学元素氧化物及其比值变化进行了分析,结果表明:约220 ka BP以来我国北方气候变化极不稳定,存在着不同时间尺度的频繁变化,这种不稳定性无论是在冰期还是间冰期都有很好的反映.其中倒数第二次间冰期存在3次气候波动;倒数第二次冰期存在7个气候旋回;末次间冰期存在7个气候旋回;末次冰期存在9个气候旋回.这些气候变化与深海氧同位素、极地冰芯反映的全球变化具有良好的对应关系,反映了该区气候变化与全球变化的高度一致性.     

黄土高原西部会宁地区66万年以来冰期—黄土旋回的孢粉记录

根据野外剖面观测及古地磁资料,将会宁黄土地层与兰州、洛川黄土地层进行对比。在孢粉分析的基础上,把该区约66万年以来的植被与气候演变历史划分为13个阶段,并将其与深海沉积氧同位素阶段及冰期旋回进行了对比。约66万年以来,该地植被变化于温性针阔叶混交林与荒漠草原之间,气候变化于温暖半湿润-寒冷干旱之间。     

中亚黄土沉积与西风区末次冰期快速气候变化

气候快速变化过程与机制一直是古气候研究的热点科学问题,随着不同地区高分辨率地质记录的增多,年代学方法的改进,此类快速气候变化事件的区域差异性日益突出,对比和认识这些区域之间的变化细节,有助于认识快速气候变化的规律和驱动机制。文章以中亚黄土为主要研究对象,根据黄土沉积特征与现代气候特征,将中亚黄土分为西部、北部和东部3个亚区,在总结中亚西风区黄土古气候研究进展的基础上,回顾了近年来中亚地区末次冰期西风区气候突变事件研究现状与问题,初步探讨了在亚轨道尺度上末次冰期快速气候变化发生过程和机制。结果表明,粒度、矿物学、地球化学等指标均指示中亚这3个黄土亚区末次冰期确实存在千年尺度的快速气候波动信号,但在年代和变率上存在区域差异,这种差异除了缺乏精确的年代学控制外,还与区域水热组合和区域地形结构有关。这些冷暖的快速气候变化与北大西洋高纬地区冰盖收缩扩张、西伯利亚高压强度和范围的变化导致风动力变化和西风带南北迁移有关。今后需进一步加强高分辨率年代序列的建立,进一步遴选中亚黄土中有效的、能够独立反映风力强度、源区信息、古温度、古降水等代用指标,并结合古气候模拟试验研究其驱动机制。     

萨拉乌苏河酒坊台剖面末次间冰阶以来的气候环境演化

酒坊台剖面位于萨拉乌苏河流域下游,其中末次间冰阶以来主要为风成砂沉积,间夹砂质古土壤和湖沼相粘土层等,对环境信息有良好的记录。OSL年龄结果表明该剖面顶部记录了末次冰期间冰阶(约52 ka B.P.)以来的气候演化历史。通过对剖面高精度的粒度和磁化率分析,结合Rb、Sr元素含量及其比值综合分析,表明末次冰期间冰阶以来该剖面自上而下可划分为3个主要层段,对应了深海氧同位素MIS 1~3。同时在MIS 3阶段呈现出明显的MIS 3a、3b、3c亚段,结合区域研究资料,表明萨拉乌苏河流域在中—长时间尺度上,对全球性和区域性气候事件有良好的沉积响应。     

末次冰期河流下切行为对气候变化的响应模式

末次冰期是距离人类最近的一次冰期,气候异常寒冷且存在高频高幅波动,河流系统如何响应冰期气候的变化值得关注与研究。基于河流系统对气候变化的敏感响应,传统的经典地貌理论认为河流下切在河流阶地形成过程中起着至关重要的作用,河流的下切行为发生在间冰期或者冰期向间冰期的过渡阶段,堆积行为发生于冰期,然而近年来最新的河流地貌研究成果表明,末次冰期河流下切较为普遍。首先对河流阶地形成的传统模式进行总结分析,认为单纯的构造驱动模式存在不合理性,气候也发挥着重要的调节作用;单一的气候变化无法驱动多级且高差较大阶地的形成,地壳抬升往往是必要因素;气候变化是引发河流堆积-下切行为转换形成河流阶地的关键因素。其次通过前人的研究案例总结出末次冰期河流下切行为响应气候变化的三种模式：(1)气候的高度不稳定性引发大规模的洪水事件驱动河流快速下切;(2)快速隆升区气候高频波动叠加构造抬升驱动河流下切;(3)沿海平原地区海平面大幅度下降驱动河流下切。这三种模式对于理解末次冰期河流系统对短尺度高频气候变化的响应以及对河流阶地成因的判断具有十分重要的指导意义。     

中国热带雷州半岛北部地区末次冰期气候变化的特征与机制

本文通过对雷州半岛北部屋山和下录泥炭沉积剖面,以及泉水河湖相沉积剖面沉积物有机质δ13C分析,重建了我国热带北部地区48～10cal ka BP期间的气候变化历史。通过与3个剖面的烧失量(LOI)、有机质含量(OM)、腐殖化度(HD)、低频磁化率(χlf)、干密度(DD)等气候代用指标的对比分析:δ13 Corg低值指示气候较为暖湿,东亚夏季风较强;δ13 Corg高值则指示气候较为冷干,东亚夏季风较弱。研究表明我国热带北部地区在48～28cal ka BP之间气候较为暖湿。在22cal ka BP(或20cal ka BP)左右,研究区域气候发生急剧变化,其中最干冷的阶段出现在18～16cal ka BP,反映了东亚夏季风的衰弱,可能与末次盛冰期(LGM)的到来有一定关系。12cal ka BP之后该区域气候又逐渐转为暖湿。在48～10cal ka BP之间,3个剖面δ13 Corg值的若干正偏方向的扰动则表明C4植被或者偏正的C3植被的扩张,这些千年尺度的正偏扰动可能与Heinrich事件以及格陵兰冰芯和葫芦洞石笋所检测出来的千年尺度的冷干事件有关。研究还发现,3个研究剖面的δ13 Corg记录反映的我国热带北部气候变化与南半球巴西石笋记录的南美季风变化呈反位相关系,这表明我国热带地区末次冰期的气候变化主要与太阳辐射的变化,以及受太阳辐射驱动的热带辐合带(ITCZ)的迁移有关。ITCZ的迁移可能会引起哈德莱环流经向上分布的不对称,进而改变经向上的水汽传输,使得南北半球低纬度地区气候变化相反。南半球高纬度地区也可能通过"推拉"机制影响到雷州半岛北部地区的气候变化。     

全新世千百年尺度气候波动机制

全新世（11. 7 ka BP）作为最年轻的地质年代,其气候变化相对晚更新世冰期稳定,但仍存在千百年尺度的气候波动。造成这些气候波动的可能有多种原因,但至今还没有统一的认识。这一时期的气候变化与人类发展有密切的关系,因此其短尺度的气候变化越来越受到学界的关注,已经开展了大量的研究。通过对文献资料分析,综述了全新世千百年尺度的气候突变的原因。全新世早期温度普遍升高主要与太阳活动变化有关,期间冰盖消融与海洋环流作用引起百年尺度的气候事件。全新世中期气温最高,但也发现多次干冷气候事件,主要为冰川活动导致。全新世晚期温度降低,主要是以火山活动导致的气候变冷。其他因素如地球轨道参数、潮汐作用、冰川作用、海洋环流等在全新世各个时期对气候造成影响。     

全新世千百年尺度气候波动机制

全新世（11. 7 ka BP）作为最年轻的地质年代,其气候变化相对晚更新世冰期稳定,但仍存在千百年尺度的气候波动。造成这些气候波动的可能有多种原因,但至今还没有统一的认识。这一时期的气候变化与人类发展有密切的关系,因此其短尺度的气候变化越来越受到学界的关注,已经开展了大量的研究。通过对文献资料分析,综述了全新世千百年尺度的气候突变的原因。全新世早期温度普遍升高主要与太阳活动变化有关,期间冰盖消融与海洋环流作用引起百年尺度的气候事件。全新世中期气温最高,但也发现多次干冷气候事件,主要为冰川活动导致。全新世晚期温度降低,主要是以火山活动导致的气候变冷。其他因素如地球轨道参数、潮汐作用、冰川作用、海洋环流等在全新世各个时期对气候造成影响。     

青藏高原若尔盖地区RH孔800～150Ka.B.P.的孢粉记录及古气候意义

若尔盖ＲＨ孔孢粉记录反映的气候变化与深海氧同位素记录、黄土记录以及本孔有机碳含量、氢指数变化显示的气候变化趋势具有良好的相关性。在８２６～１５０Ｋａ.Ｂ.Ｐ.间，本区经历了两个较大的寒冷阶段，即倒数第三次冰期（７１０～５２９Ｋａ.Ｂ.Ｐ.）、倒数第二次冰期（２９８～１２８Ｋａ.Ｂ.Ｐ.），和一个大温暖阶段，即大间冰期（４８０～２９８Ｋａ.Ｂ.Ｐ.）。在这个三个大阶段中，还夹有多次冷暖干湿波动，它们反映了气候的不稳定性和本区对气候变化的敏感性。     

青海西宁厚层黄土的发现及其意义

古地磁研究表明,西宁大墩岭黄土剖面是距今1.2Ma以来形成的,它记录有B/M界线,哈拉米洛事件(J)和黄土剖面中很少发现的布莱克事件(B_1)。西宁地区的黄土以其厚度大(达261m)、粒度粗、古土壤分层多、古土壤厚度在整个剖面所占比例小为其特点,表明西宁距离黄土的物源区近、气候干冷、粉尘堆积速度快,详细记录了距今1.2Ma年以来青藏高原环境变迁和气候变化信息。其中L_2、L_9、L_(15)是距今0.155、0.79,1.10 Ma三次最为干冷时期的产物,与青藏高原的三次最大规模冰期极盛时期相对应。     

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。     

古气候变化的石笋同位素记录研究——以桂林盘龙洞为例

本文以桂林盘龙洞的研究工作为例，选择大型石笋剖面，在沉积学分析学研究的基础上，采用目前最先进的测年技术———ＡＭＳ１４Ｃ法，配合Ｕ系及稳定同位素地球化学综合手段，系统提取气候信息，建立了桂林地区３．６万ａ来气候变化的基本模式。该区末次冰期３．２～３．６万ａ时，年平均气温最低８～９℃。全新世在总的暖和、潮湿气候背景下，可划分出由暖到冷的３个气候旋回，每个旋回持续约３０００ａ左右，暖期年平均气温高于现今３～４℃，冷期低于现今３℃左右，可鉴别的次一级冷期可与我国５０００ａ物候记录资料进行对比。     

距今220 ka以来大同盆地沉积物磁化率反映的气候变化

大同盆地地处我国季风影响的北部边缘, 第四纪以来盆地内发育厚层的河湖相地层, 其上覆盖马兰黄土或全新世沉积, 蕴含着丰富的气候环境变迁信息, 是研究气候环境变化的理想场所. 在对盆地内地层考察的基础上, 对晚近地质时期河湖相与风成相互层沉积剖面的磁化率、粒度变化进行了分析. 结果表明: 220 ka BP以来大同盆地气候变化经历了中更新世(220~199 ka BP)暖湿期、中更新世(199~138 ka BP)干冷期、末次间冰期(138~71 ka BP)暖湿期、末次冰期(71~11 ka BP)干冷期、全新世(11 ka BP至今)频繁的干冷暖湿波动变化过程, 每个阶段仍有次一级的气候波动. 大同盆地这种气候变化与深海氧同位素以及我国北方萨拉乌苏河地区、岱海等地揭示的气候变化有很好的对应, 反映出本区气候变化是对全球冰期-间冰期气候波动的响应.     

我国西北夏季风边界千年尺度变化的证据--来自盐池和猪野泽盐类矿物分析结果

我国夏季风西北缘是响应长尺度气候变化最为敏感的区域之一, 但夏季风边界变化与千年尺度气候变化之间的关系尚不明确, 相关研究仍缺乏足够证据。夏季风西北缘湖泊沉积物中盐类矿物种类与含量的时空变化, 有助于推测气候变化特征。盐池和猪野泽分别位于祁连山北麓的河西走廊中段和东段, 是研究长时间尺度亚洲夏季风影响区西北边界变化的关键区域。研究全新世千年尺度下, 夏季风西北边界的变化对夏季风西北缘气候变化过程的影响, 对明确季风边缘区千年尺度季风变化机制, 预测未来长尺度气候变化有重要意义。因此, 本文选择盐池古湖泊盐池剖面(YC), 猪野泽青土湖01、02剖面(QTH01、QTH02)等三个剖面, 开展全新世千年尺度下, 亚洲季风西北边界地区湖泊沉积物盐类矿物时空变化对比研究。结果显示:QTH01、QTH02剖面盐类矿物以碳酸盐为主, 硫酸盐类矿物仅零星出现, 而YC剖面硫酸盐类矿物含量相对较高, 同时出现了氯化物型矿物, 全新世气候特征整体较猪野泽更为干旱。末次冰期和早全新世, 三个剖面受季风输送水汽影响明显, 碳酸盐类矿物能较好沉积, 季风边界在这一时期向北扩张, 推进到祁连山中段地区;中全新世QTH01、QTH02剖面受夏季风影响减弱, 湖泊退缩, 碳酸盐类矿物含量达到峰值, YC剖面则表现出极端干旱的气候特征, 硫酸盐类矿物因“盐效应”含量下降, 此时夏季风西北部水汽输送边界位于石羊河流域和盐池流域之间;晚全新世盐池和猪野泽均以风成沉积为主, 气候干旱, 碳酸盐类矿物难以保存, 硫酸盐和氯化物矿物含量出现高值, 说明夏季风西北边界进一步向南迁移。综上所述, 盐类矿物含量变化能良好反应夏季风西北缘全新世气候变化特征, 同时证明, 在全新世千年尺度上, 夏季风西北边界在盐池流域和石羊河流域之间存在变化。     

青藏高原东北部风成沉积微量元素揭示的全新世千年尺度气候变化*

通过对青藏高原东北部共和盆地典型古土壤—风成砂剖面的释光（OSL）年代测定和沉积物中微量元素的分析,重建了区域全新世千年尺度的气候变化过程。研究表明,除Co、Rb、Sr和Ba以外的12种微量元素所反映的气候变化规律较显著,其含量变化曲线上的峰值段对应于古土壤层而谷值段对应于风成砂层,这一现象可作为气候暖湿、冷干波动的标志;区域全新世气候变化可分为以下阶段：11.8～10.0 ka气候寒冷干燥,10.0～9.2 ka气候逐渐趋于暖湿,9.2～4.6 ka气候相对冷干,4.6～0.7 ka气候相对暖湿,0.7 ka以来气候明显寒冷干燥;区域全新世气候变化中存在8次寒冷事件,与青藏高原和北大西洋揭示的寒冷期具有明显的对应关系,表明共和盆地千年尺度的气候变化与全球气候变化具有一致性。     

晚新生代黄土高原风尘序列的粒度和沉积速率与中国北方大气环流演变

文章以风尘沉积的粗粒和细粒组分与季风和西风环流的联系为基础,利用黄土高原中部的洛川剖面、西峰剖面和灵台剖面的粒度和沉积速率记录,讨论了晚新生代中国北方季风环流和西风环流的演变历史,总结了这一时期大气环流演变的基本规律和大气环流演变的动力机制.研究表明,自8～7Ma风尘沉积发育至5Ma左右,西风环流和季风环流都有减弱的趋势;自5Ma以来,西风环流和季风环流的强度都在逐步加强;与此同步,季风环流对风尘沉积的贡献增加,而西风环流对风尘的贡献逐渐减小,这一逐渐发展的大气环流趋势与北半球高纬冰盖的逐步发展有关;大气环流的这种趋势变化在8～7Ma,3.4Ma和1.2～0.9Ma这几个时期存在着突变,可能反映了青藏高原的阶段性隆升对中国北方季风环流演化的决定性作用以及对西风环流结构和强度的重要影响.中国北方大气环流在轨道尺度变化的基本特征是,低空季风环流在冰期加强,在间冰期减弱.西风环流和季风环流在冰期和间冰期的强度和格局可能主要与全球冰量的基本状况和青藏高原原面的性质有关.黄土高原的风尘记录在万年尺度和千年尺度的气候事件上都表现出相当明显的区域差异,可能主要与局部地形的大气环流效应有关.