末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流系统的演变

以区域自然地理及地质历史分析为基础,以环境同位素及大陆盐化咸水后期变化为实证依据,重塑了末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流模式演变。研究发现,末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流系统经历3个演变阶段：(1)距今18~15 ka的低海平面时期,接受持续补给,地下水得到充分交替,发育穿透达到或接近第四系底界的区域水流系统;(2)距今15~12 ka的海平面急剧抬升期,地形势差减弱,发育穿透第三含水层组的早期中间水流系统,与此同时区域水流系统趋于停滞;(3)距今2.5 ka以来,现代河流地貌成形,高位河床与低位河床及河间低地的势差成为主要驱动力,发育穿透第一及第二含水层组的晚期中间水流系统。随着海平面抬升,后期发育的水流系统切割前期水流系统的一部分并叠置其上。因此,现今河北平原第四系的地下水流系统乃是不同演变时期地下水流系统的时空四维集合体。其他濒海平原,乃至侵蚀强度随时间减弱的内陆盆地,都有可能出现类似图景。距今12 ka前后形成的大陆盐化咸水,由上升水流带到浅部,导致浅层咸水以及土地盐渍化,乃是河北平原水资源利用及生态与环境保护的关键性不利因素。     

河北平原第四系地下水生态系统初探

本文选择河北平原第四系地下水系统对微生物地球化学作用进行解剖,探索了地下水系统的生态功能及特性,进而提出了地下水生态系统的分析方法,为地下水系统研究纳入了新的内容,对地下水生态学建立具有重要理论意义。     

末次盛冰期以来长江河口段河道演变研究综述

末次盛冰期以来,由于海面发生大幅度的变化,长江河口段经历了深切古河谷形成—古河谷充填—三角洲发育的河床演变过程。海陆相互作用是河口段河道演变的主要影响因素。综合分析了对河口段河道研究的成果,着重对长江河口段古河谷的形成与充填、最大海侵以来的河床演变、古河谷的沉积层序与沉积相及研究的方法进行了综述。过去对古河谷宏观的趋势研究及单个钻孔的研究较多,宏观与微观结合的不够,专门研究古河谷河形的成果很少。今后应注重宏观与微观研究的结合;根据系列钻孔剖面,分析、恢复古河谷河型;根据河型、沉积物特征等,估算古长江流速、流量;加强高分辨率研究、定性与定量研究相结合,探讨环境变化与河道演变的关系和规律。     

末次盛冰期以来陕北黄土高原的植被和气候变化

本文对黄土高原靖边和富县末次盛冰期以来的黄土沉积做了系统的孢粉分析.结果显示,末次盛冰期以来两地一直发育以蒿为主的草原植被,但植被组成在时间和空间上都有明显的差异.全新世早-中期植物种类比末次盛冰期丰富,沙漠植被减少,落叶阔叶树增加,表明气候变得温暖湿润.末次盛冰期靖边地区是以蒿、藜和其他菊科(非蒿属)为主的荒漠植被,...     

河北平原第四系地下水氦同位素特征

通过对河北平原第四系地下水He同位素进行比较分析,根据过剩He(4Heexc)、3He/4He比值、δ3He值分析认为,河北平原第四系地下水He同位素有5个特征:(1)地下水中过剩He浓度沿着地下水的流向而增高;(2)地下水中的过剩He浓度随着地下水埋深加大而增高;(3)满城—沧州剖面上过剩He浓度大于石家庄—衡水剖面上的过剩He浓度;(4)河北平原第四系地下水主要是由大气降水补给的;(5)衡水热水过剩He浓度很高(>674 83×10-8cm3STPg-1),这表明以放射成因He为主,地幔成因的He极少。另外地下水的3He/4He比值、R/Ra、δ3He值是判断氦源的一个灵敏的指示剂。     

末次盛冰期华北平原古气候古环境演化

华北平原宁晋泊南王庄剖面的^14C和光释光年代测定表明宁晋泊地区在末次盛冰期有连续的湖相沉积。依据孢粉、碳酸盐、有机碳含量（TOC）及C／N值的高分辨率分析与综合判识，末次盛冰期并不是一个持续的干冷时期，而是存在从凉湿-冷偏湿-冷干的波动变化过程。其中早期明显降温事件，可以与Heinrich事件2（H2）对比，说明全球降温的同步性。本研究说明末次盛冰期（20-16ka BP），在全球气候变冷的背景下，存在一个冬季风不断加强夏季风逐渐变弱的过程。     

末次盛冰期以来中国东部陆架层序地层研究现状

本文中笔者总结了多年来国内外中国东部陆架晚更新世地层结构研究的主要认识,系统阐述了层序地层与沉积环境演化.中国东部陆架沉积物输运量高、沉积作用受海平面变化影响强烈,是分析晚更新世沉积演化史的理想场所.末次盛冰期(22 ka BP)之前,海面的持续下降形成以浅海、三角洲及海陆交互沉积为主的强制海退体系域.进入盛冰期后,一个新的旋回开始,在海退体系域之上,相继形成了包括低位体系域、海侵体系域及高位体系域在内新的4级层序:22~15 ka BP盛冰期时期,海面降至最低,形成低位体系域,包括陆架深切河湖沉积及风成沉积,以及陆架边缘三角洲和潮流砂体等;盛冰期结束的15~7 ka BP时期,全球海平面快速上升,形成含河道充填、湖泊、盐沼、潮坪、潮流砂体及浅海沉积的退积型海侵体系域;约7 ka BP以后,海面与现今海面位置基本相当,形成高位体系域,主要为三角洲和潮流砂等近岸陆架的沉积.     

末次盛冰期东亚气候的成因检测

在国际古气候模拟比较计划设置的标准试验方案下,首先利用中国科学院大气物理研究所的全球大气环流模式（IAP-AGCM）模拟了末次盛冰期东亚气候状况,然后通过4组数值敏感性试验逐一模拟了大气CO2浓度、海洋表面温度（SST）和海冰、陆地冰盖和地形、东亚植被变化4项强迫因子的单独气候效应,进而对末次盛冰期东亚气候的成因进行了检测。结果表明,末次盛冰期除华南局部略有升温外,中国年均地表气温显著降低,降温幅度总体上向北增大,青藏高原处存在一个降温中心。其中,SST和海冰变化是华南局部略偏暖的主因,它同时导致了东亚其他区域地表气温的显著降低,特别是在东北亚地区;陆地冰盖和地形变化对于东亚地表气温的显著冷却作用主要体现在东亚的西北部;大气CO2浓度降低会引起东亚地区0.2～0.9℃的普遍降温;相对而言,东亚植被的降温作用（0.5～1.0℃）主要显现在中国40°N以南的区域。与此同时,SST和海冰变化能引起中国东部年均降水一定程度的减少,而大气CO2浓度、陆地冰盖和地形、东亚植被单独变化均不会显著影响东亚年均降水的分布状况,然而,上述四项因子的共同变化会通过协同作用引起中国东部年均降水的显著减少,西部地区降水则与现在差别不大。此外,末次盛冰期东亚夏季风的显著减弱源于SST和海冰变化,冬季风变化则可归因于SST和海冰、陆地冰盖和地形的变化。     

末次盛冰期以来长江三角洲地区的沉积相和古地理

末次盛冰期低海平面期间,长江三角洲地区可划分为2个古地理单元：古河谷和古河间地。下切河谷底部侵蚀面和古河间地顶面构成了冰后期海侵沉积旋回的底界面,它相当于层序地层学中的层序界面。位于河口湾-浅海相中的最大海侵面将冰后期海侵沉积旋回分为其下的海侵层序和其上的海退层序。随着δ¹⁸O ₃期的海平面下降,长江开始下切,至δ¹⁸O ₂期低海面时形成巨大的下切河谷。冰后期海平面上升引发的海侵造成了长江古河谷系的充填和河床、河漫滩－河口湾和部分河口湾－浅海相的形成,尔后的进积产生了部分河口湾－浅海相及三角洲相等。溯源堆积是产生下部河流沉积单元的主要过程,其中河漫滩沉积中出现的潮汐层理和少量小个体有孔虫说明了海洋因素的影响,河口湾－浅海相泥质沉积主要形成于最大海侵之时,三角洲的进积则产生了具有多期河口坝的三角洲。古河间地表面的硬粘土层经历了沉积和成壤作用交替、持续成壤作用和早期成岩作用,它们大致分别对应于δ¹⁸O ₃期、δ¹⁸O ₂期和δ¹⁸O ₁期,硬粘土层中留下了这3种作用的烙印。长江三角洲古河间地的古土壤母质属河漫滩相。持续成壤阶段河流基面和地下水位均较低,年降雨量约为500～800 mm,相当于现今的温带地区,干湿周期变化明显,地下水升降频繁。所有这些表明,当时并非干旱气候。     

末次盛冰期以来科尔沁沙地古气候变化及其边界重建

利用光释光测年技术,获得了覆盖科尔沁沙地内部及外围的20个风成沙-砂质古土壤沉积序列的年代。在分析前人研究的基础上,结合地层和气候代用指标重建了末次盛冰期以来科尔沁沙地的演化过程。结果表明: 科尔沁沙地的气候变化和沙丘的固定与活化主要经历了4个阶段,即: 26~12ka,气候极端干冷,沙地大面积活化; 12.0~9.5ka,气候趋于暖湿,但仍比较干冷,沙地由大规模沙化向固定成壤过渡; 9.5~2.5ka,气候暖湿,沙地基本固定; 2.5ka以来,气候呈干冷与暖湿交替状态,沙地亦存在多次固定与活化,其中,从1.5ka开始,沙丘活化明显。基于风沙沉积序列的空间分布和光释光测年结果,末次盛冰期科尔沁沙地同时向南和北扩展: 南至翁牛特-库伦旗一线,至少扩张了26km; 北至霍林河一带,至少扩张了30km; 东界受东辽河限制,与现代边界几乎一致。沙地面积较现代扩张了至少2.05×104km2,扩大了37.7%。全新世大暖期,沙丘大面积固定。研究表明,科尔沁沙地气候与环境演变受东亚季风影响,也是全球气候变化的区域响应。     

末次冰盛期以来冲绳海槽古海洋环境研究进展

冲绳海槽处于东海与西太平洋边缘的交界处,不仅对全球气候变化响应敏感,其环境变化也影响着东亚边缘海,乃至东亚大陆的环境,是研究古海洋环境的理想区域。该区域的古海洋环境研究多集中于末次冰盛期以来,因此本文以冲绳海槽为主体,总结了该区域末次冰盛期以来古海洋环境变化的相关研究,主要包括3个方面：古海平面、温度和盐度等;沉积物来源及其演化;黑潮及其对海洋环境的影响。该区域末次冰盛期以来的环境变化可大致分为,主要由海平面控制为主的末次冰盛期-早全新世和由黑潮、季风等因素控制的早全新世-现代两个主要的阶段。沉积物主要来自古黄河、长江、日本、台湾岛以及火山喷发物质等,但不同区域、不同时间的物质来源存在差异。另外,黑潮是该区域最主要的海流,其路径和强度末次冰盛期以来经历多次变化,并对其他海洋环境要素产生重大的影响。综合上述研究,提出未来应该系统建立冲绳海槽海洋环境演化历史、加强黑潮对周边流系的影响和陆源物质源-汇过程的系统研究。

     

渭河盆地末次冰盛期以来沉积环境变化研究

研究过去气候快速变化能为当前极端气候分析和未来环境预测提供自然背景理解。亚洲季风在北半球乃至全球的第四纪气候变化中扮演着重要角色,其演化是全球气候变化背景下的典型区域响应。然而,不同地质载体及不同指标所记录的亚洲冬、夏季风变化存在着较大差异,产生差异的原因及受到的动力机制是值得深入研究的科学问题。渭河盆地位于黄土高原和古三门湖沉积交叠的区域,是研究第四纪亚洲季风演化的理想场所。在盆地西南部西安市户县和长安县获取了两个黄土沉积钻孔,户县ZZC孔长4 m,长安县XFC孔长3 m,两孔的年代均超过25 ka。通过两钻孔的粒度和元素地球化学等代用指标研究,对比分析不同指标对气候变化的敏感度差异,反演了末次冰盛期（LGM）以来的区域沉积环境变化,并尝试探讨该时期发生的气候突变事件及反映的季风强度变化。结果表明,两钻孔的平均粒径从LGM到中全新世逐渐变细,中全新世之后少许变粗,空间上表现出一致性,总体反映了末次冰盛期以来的冬季风强度演化;Ca/Ti反映了与季风降水相关的淋溶强度,从LGM到全新世暖期夏季风逐渐减弱,并记录了若干次气候快速变化。粒度和元素比值变化表明,渭河盆地沉积良好地记录了末次冰盛期至全新世的大幅冷干-暖湿波动及若干次持续时间较短的快速水文变化事件,主要是受到太阳辐射和冰量等因素调控的影响。由于渭河盆地有上千米的新生代沉积,未来开展高分辨率研究有望揭示不同时间尺度季风变化特征及其与区域和全球变化的联系。

     

末次冰盛期气候反馈特征研究

末次冰盛期（Last Glacial Maximum,简称LGM）被认为是较适合用来估算气候系统响应对辐射强迫变化的古气候区间之一。理解LGM时期气候反馈过程有助于进一步限定气候敏感度的范围。本研究利用辐射核方法和参加第三次古气候模式比较计划（Paleoclimate Modelling Intercomparison Project Phase Ⅲ,简称PMIP3）的8个耦合模式资料,对比研究了LGM时期与abrupt4xCO₂（4CO₂）情景下的气候反馈特征。结果表明：全球平均而言,不同情景下温度反馈、水汽反馈和反照率反馈的强度存在显著差异,然而这一关系并不存在于云反馈过程中,这可能与情景间/模式间云反馈的不确定性相联系;在不同情景下,不同反馈过程强度也存在明显空间差异。温度反馈过程的差异主要来源于LGM时期大陆冰盖强迫引起的温度变化的高度空间不均一性和海陆分布改变引起的热带对流活动的变化;水汽反馈变化可能与海陆分布变化引起的沃克环流变化以及全球降温相联系;大陆冰盖和海冰存在是导致LGM时期地表反照率反馈增加的主要原因;而云反馈的差异可能与低云云量和模式间不确定性有关。LGM时期单独强迫数值试验将有助于进一步厘清不同气候状态下气候反馈过程差异的原因。

     

The Last Glacial Maximum in the North Sea Basin: micromorphological evidence of extensive glaciation

Despite a long history of investigation, critical issues regarding the last glacial cycle in northwest Europe remain unresolved. One of these refers to the extent, timing and dynamics of Late Devensian/Weichselian glaciation of the North Sea Basin, and whether the British and Scandinavian ice sheets were confluent at any time during this period. This has been the result of the lack of the detailed sedimentological data required to reconstruct processes and environment of sediments recovered through coring. This study presents the results of seismic, sedimentological and micromorphological evidence used to reconstruct the depositional processes of regionally extensive seismic units across the North Sea Basin. Thin section micromorphology is used here to provide an effective means of discriminating between subglacial and glacimarine sediments from cored samples and deriving process‐based interpretations from sediment cores. On the basis of micromorphology, critical formations from the basin have been reinterpreted, with consequent stratigraphic implications. Within the current stratigraphic understanding of the North Sea Basin, a complex reconstruction is suggested, with a minimum of three major glacial episodes inferred. On at least two occasions during the Weichselian/Devensian, the British and Scandinavian ice sheets were confluent in the central North Sea. Whilst micromorphology can provide much greater confidence in the interpretation of Late Quaternary offshore stratigraphic sequences, it is noted that a much better geochronology is required to resolve key stratigraphic issues between the onshore and offshore stratigraphic records. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

青藏高原东部末次冰期最盛期气候的花粉证据

青藏高原许多湖泊钻孔、泥炭剖面等所揭示的花粉记录为重建当时的古气候提供了可靠的证据．应用这些资料探讨青藏高原东部末次最大盛冰期植被和气候．大约２５～１５ｋａＢＰ前后西藏东南部、川西若尔盖及青海柴达木和可可西里地区,气候寒冷干燥,年均气温比现今低６℃左右,植被以荒漠草原为主;在青海湖地区森林退缩演变为草原植被;甘肃临夏气候冷湿,年均温比现在低５～６℃,发育山地暗针叶林     

末次冰盛期黑潮变化的数值模拟

黑潮是北太平洋西部边界流, 能够携带西太平洋暖池热量向北输送, 影响中国海的水文循环及全球气候。本研究利用高分辨率区域海洋模式(ROMS), 模拟了现代及末次冰盛期(LGM)黑潮流量和流轴的三维结构。气候态分析再现了现代黑潮的流量, 在PCM-1阵列、PN测线和吐噶喇海峡的流量分别是23.8 Sv、28.0 Sv和28.2 Sv, 与观测结果接近。LGM模拟中以上3个断面流量分别为34.5 Sv、34.4 Sv和34.9 Sv, 流量明显增加。垂直结构显示末次冰盛期(LGM)时期黑潮主轴仍位于冲绳海槽内, 深度范围也比现代大。LGM时期黑潮进入冲绳海槽前受到海槛阻挡, 部分黑潮流向发生偏转, 使得琉球海流加强。LGM时期黑潮加强主要受副热带环流圈信风加强和风应力旋度减小造成的Sverdrup输送加强控制。黑潮上游北赤道流加强, 导致向北输送流量增加。研究结果可以帮助认识黑潮在全球水循环的重要作用。

     

Paleoproductivity evolution off central Chile from the Last Glacial Maximum to the Early Holocene

A geochemical and paleontological reconstruction of paleoproductivity, upwelling intensity and sea surface temperature (SST) off central Chile at 35°S (GeoB3359-3) reveals marked changes from the Last Glacial Maximum (LGM) through the Early Holocene. Surface-water productivity was determined by the interaction between the atmospheric (the Southern Westerlies) and oceanographic (the Antarctic Circumpolar Current, ACC) systems from the LGM through early Termination I (TI). The northward shift of the climate zones during the LGM brought the ACC, as the main macronutrient source, closer to the GeoB3359-3, SST lowered, and surface water productivity and accumulation rates of biogenic components enhanced. With the poleward return of the Southern Westerlies and the ACC, the subtropical high-pressure system became the dominant atmospheric component southward till 35°S during the late TI and Early Holocene and caused surface water productivity to increase through enhanced upwelling.