黔南洞穴石笋古气候变化记录及终止点Ⅱ的确定

通过对黔南地区三个大型石笋进行TIMS-U系测年和碳、氧稳定同位素分析, 获得了163~113.8 ka高分辨率的古气候记录. 石笋氧同位素的记录曲线揭示, 在万、千年尺度上, 研究区冰期的降温和间冰期回暖的波动特征, 可与冰芯、湖泊、黄土、深海岩芯记录相比较, 其记录的气候波动与全球具有一致性, 显示与北极地区存在着古气候的遥相关. 研究表明, 石笋记录所反映出的古季风环流变化的直接动力可能来自全球冰量变化, 即主要受北半球日照辐射强度、北大西洋冰漂碎屑带的扩张以及低纬度太平洋海表面温度变化等因素的影响. 根据d18O值进行了温度计算, 获得了研究区冰期(相当于深海同位素6阶段的中后期, 平均为8.1℃, 最低为－1.43~0.65℃)与间冰期(相当于深海同位素5E段, 平均为18.24℃)之间的年均温差达10℃左右(与冰芯记录的温度变化幅度大约为10℃, 大体相一致), 显示东亚夏季风与冬季风环流强度具有显著的差异. 通过对3个石笋的精确测年, 确定倒数第2次冰期的终止点Ⅱ的年龄为129.28±1.1 ka, 这一界线的年龄代表了末次间冰期开始的年代, 即是中更新世与晚更新世的分界年龄, 与冰芯和深海SPECMAP氧同位素曲线上末次间冰期的起始年龄相一致.     

高分辨率黄土剖面记录的末次间冰期东亚季风的不稳定性特征

选取高分辨率黄土剖面是深入研究末次间冰期东亚气候变化的首要前提. 通过对六盘山东、西部两个高分辨率S1地层记录的对比研究, 发现两剖面S1地层均发育5层古土壤、堆积4层黄土, 指示MIS5阶段存在5次强夏季风事件和4次强冬季风事件. 这些气候事件与东亚季风区的其他记录及NGRIP冰芯记录、北大西洋钻孔记录中的冷、暖事件呈现良好对应关系, 暗示在末次间冰期, 北半球气候存在较大的不稳定性. 地层中与5a, 5c亚阶段相对应的层位, 均发育有两古土壤亚层及堆积一黄土层, 与5e相比, 5a, 5c则表现出更大的波动幅度和更多千年尺度上的快速波动, 而5e亚阶段的气候则较为稳定.     

从会宁末次间冰期土壤看北大西洋气候不稳定性

会宁李家塬与新庄塬高分辨率黄土剖面的粒度分析表明,末次间冰期氧同位素阶段5e时期,黄土高原地区处于较为稳定的气候环境．该结果与格陵兰冰芯GRIP记录的气候变化过程不同     

古里雅冰芯中末次间冰期以来气候变化记录研究

通过对古里雅309m冰芯上部268m的研究,重建了末次间冰期以来的气候环境变化.根据对古里雅冰芯 δ~(18)O的研究,可以清楚地划分出阶段1(冰后期)、2(末次冰期冰盛期)、3(末次冰期间冰阶)、4(末次冰期早冰阶)和5(末次间冰期).阶段5又可分出a,b,c,d,e 5个亚阶段.古里雅冰芯δ~(18)O记录明确地显示了青藏高原温度变化和太阳辐射的密切关系.研究表明,太阳辐射是驱动青藏高原气候变化的主要因子.古里雅冰芯记录与北极格陵兰冰芯和南极Vostok冰芯的对比研究表明,这些相距遥远、不同地区冰芯所记录的大的冷暖事件变化是一致的.但不同地区气候变化幅度是不一致的.青藏高原地区变化幅度大于北极地区和南极地区.     

末次冰期南京石笋高分辨率气候记录与GRIP冰芯对比

对采自南京汤山洞穴一支长400余mm的石笋进行了高精度TIMS-U系定年和氧碳同位素测试,建立了末次冰期中晚期(54000～19000aBP)中国东部高分辨率的古气候变化时间序列.从石笋氧同位素变化曲线中,不仅检出东亚夏季风降水史中的Heinrich事件,而且首次发现了末次冰期东亚夏季风活动区气候变化同样存在着Dansgaard-Oeschger旋回,与极地GRIP冰芯记录有良好的对比关系.但明显的差别主要有(1)中国东部气候变化的干冷化趋势十分明显,由石笋氧同位素曲线构成的连续4个Bond旋回,迭覆在末次冰期长期变冷的气候背景上,可能与青藏高原MIS3阶段特强夏季风事件有关;(2)石笋气候曲线反映的干冷事件与GRIP冰芯中的对应事件存在1000～2000a的相位差,似有必要考虑不同测年方法相互校正问题.     

晚冰期以来青海湖沉积物多指标高分辨率的古气候演化

通过青海湖沉积物孢粉、碳酸盐、有机C, N和有机δ¹³C等多项指标的综合分析, 建立了青海湖晚冰期以来的高分辨率古气候演化序列. 结果表明, 18.2 cal. ka BP左右为末次冰期盛冰阶进入晚冰期的界限, 自15.4 cal. ka BP起气候开始向暖湿化发展, 7.4 cal. ka BP时达到了暖湿组合的鼎盛期, 4.5 cal. ka BP以后气候又逐步转入冷干. 晚冰期向全新世转换期间气候的冷暖干湿波动十分频繁, 其特征与北大西洋深海沉积、格陵兰冰芯、欧洲地区湖泊沉积以及中国黄土、古里雅冰芯等记录的古气候具有一定的可对比性. 青海湖地区晚冰期以来的古气候演化特征揭示了万年尺度上东亚季风的源驱动力同太阳辐射有关.     

新仙女木及全新世早中期气候突变事件: 贵州茂兰石笋氧同位素记录

在贵州荔波董歌洞D4石笋上部45~193.6 cm处, 通过系统的TIMS-U系测年及碳、氧稳定同位素分析, 取得了平均分辨率达90a的同位素记录, 其时限范围为3.9~15.7 kaBP. 研究表明, 末次冰期最后一次冷事件——YD(新仙女木)事件, 在D4记录得到明显的揭示, 其开始的时间为12.80 kaBP, 结束于11.58 kaBP, 降温幅度较大. 末次冰期的结束相当于海洋同位素记录的终止点Ⅰ, 其时限为11.3 kaBP. 早、中全新世最明显的3次冷事件分别发生于10.91, 8.27以及4.75 kaBP, 降温幅度可达2~5℃. 石笋δ¹⁸O记录的这些千年百年尺度气候突变事件, 在发生的时间及其延续年代范围上, 都可以与格陵兰GISP2冰芯进行对比. 8.27及4.75 kaBP冷事件, 也可以和爱尔兰CC3石笋记录进行对比, 说明中国季风区与西欧以及极地的短尺度气候变化可能源于同样的驱动因子, 它们可能具有全球意义. 另外, 一些时间段记录曲线的走向表现出明显的不同, 则可能是反映季风气候区与极地环境的差异所致.     

末次冰期青藏高原的气候突变--古里雅冰芯与格陵兰GRIP冰芯对比研究

通过对古里雅冰芯的研究和与格陵兰GRIP冰芯的对比 ,探讨了末次冰期青藏高原的气候突变事件 .冰阶 间冰阶变化以及反映大范围气候变化的 7次暖事件 (BrΦrump ,Odderade,Oerel,Glinde ,Hengelo ,Denekamp ,BΦlling) ,在两冰芯中都有一致的反映 .但古里雅冰芯记录有一系列独具的特征 .古里雅冰芯中气候由暖变冷的速率及气候变化幅度都大于格陵兰GRIP冰芯记录 .古里雅冰芯记录的另一显著特征是 ,在距今 18～ 3 5ka时 ,出现了一系列时间尺度在 2 0 0a左右的循环 ,其中温度变幅超过 7℃的升温事件 2 2次 ,超过 7℃的降温事件 2 0次 ,而温度变幅在 3℃以内的升温、降温事件达 10 0多次 .研究表明 ,不同的因子对不同时段的气候突变起作用 .冰阶 间冰阶尺度的气候由暖变冷的突变是由太阳幅射变化驱动并经青藏高原积雪面积变化放大作用导致的 ,而更短时间尺度的气候突变是太阳活动和季风相互作用的结果 .     

亚洲季风演化的突发性与不稳定性——以末次间冰期土壤发生为例

处于季风三角区顶点部位对气候变化非常敏感的兰州-临夏地区高分辨率(23.6～88a/cm)黄土、古土壤记录揭示出在曾认为是温暖湿润的末次间冰期,无论是夏季风还是冬季风均表现出千年尺度上的急剧快速变化。变化幅度常达末次间冰期冷暖期气候变幅的1/3～1/2,变化形式多半为夏季风的突发性暴发与冬季风的逐渐增强相结合。即在夏季风盛行期有猛烈的持续降温;在冬季风盛行期也有强烈的增温。在末次间冰期最盛期(氧同位素5e亚阶段)它表现为夏季风的三次突然暴发和两次明显的冬季风增强,与最近格陵兰冰芯GRIP所揭示的末次间冰期气候不稳定性事实吻合。这说明突发性和不稳定性是气候变化的重要方式,可能在北半球具有普遍性。     

晚第四纪西北太平洋风尘记录与冰期旋回的比较

西北太平洋两个柱状样沉积学、矿物学与环境磁学的综合分析表明 ,在排除了火山活动干扰后可以直接利用石英丰度、磁化率及非滞后剩磁等替代性标志 ,指示来自东亚大陆的风尘沉积 ,提取有关古大气环流的信息 .通过RC1 0 1 75柱状样的风尘记录与氧同位素曲线对比 ,发现全新世气候最佳期以及末次间冰期是风尘堆积量明显增强时期 ,与早期的认识并不一致 ,显示了海、陆风尘记录与全球冰期旋回之间以及气候与环境系统的内部存在相当复杂的非线性关系     

青藏高原达索普冰芯2 ka来温度与甲烷浓度变化记录

通过对喜马拉雅山达索普冰芯气泡中包裹气体的提取分析和对冰芯中氧同位素分析, 讨论了近2 ka来达索普冰芯记录的温度与大气甲烷浓度的变化. 结果表明, 该冰芯中d 18O记录所反映的温度变化事件与青藏高原北部的敦德冰芯记录的气候事件及中国东部乃至北半球的温度变化趋势十分相似, 近百年来的升温趋势同中世纪暖期时的升温趋势基本一致; 自工业革命以来, 达索普冰芯气泡中记录的甲烷浓度呈快速的增长趋势, 与全球大气甲烷浓度的变化趋势一致. 工业革命以前, 达索普冰芯记录的大气中甲烷浓度在825 nmol·mol-1上下波动, 是目前青藏高原大气中CH4浓度(2000±100 nmol·mol-1)的40%左右. 与南极及格陵兰同时代的冰芯记录相比, 达索普冰芯中记录的CH4浓度要高出15%~20%左右, 而且达索普冰芯甲烷浓度具有更强的波动性, 这种波动与温度变化关系紧密.     

黄土碳酸盐中古气候变化的同位素记录

分析了采自西峰、洛川和渭南黄土剖面的钙结核和全岩样品中碳酸盐的碳氧同位素组分,发现黄土中钙结核的碳氧同位素可以成为有效的古气候变化的指标,记录了它们形成时期的环境状况,对不同地点的同位素数据对比有可能提供过去环境变化的空间格局。全岩样品的碳酸盐的同位素组分也记录了有用的环境信息,过去150ka渭南剖面的碳氧同位素曲线很好地反映了不同地层单位代表的古气候波动,这些曲线可以和黄土中其他的气候指标及深海沉积物的同位素记录相对比。     

青藏高原东南部沙鲁里山南端第四纪冰川作用的10Be年代学研究

通常认为青藏高原第四纪发生过4次冰期. 然而, 对于4次冰期的年代学研究显得相对比较薄弱. 位于青藏高原东南边缘的沙鲁里山, 是青藏高原地区第四纪冰川遗迹保存比较好的地区. 利用陆生宇生同位素10Be对该区的羊背石、冰碛垄和冰蚀面进行了暴露年代学的分析. 结果表明, 兔儿山的羊背石的暴露年代为15 ka, 为末次冰期盛期冰川作用的结果, 对应于深海氧同位素2阶段; 老林口道班附近的冰蚀面的暴露年代为130~160 ka, 为深海氧同位素6阶段冰川作用的产物; 库昭日最老一期的终碛垄可能形成于421~766 kaBP, 相当于深海氧同位素12~18阶段. 根据深海氧同位素、极地冰芯以及黄土序列所反映出的12, 14, 16和18阶段的气候特征推断, 这道终碛垄很可能形成于12阶段或者16阶段. 更有可能形成于16阶段.     

南沙NS90-103钻孔沉积物Sr-Nd同位素组成及其气候环境信息探讨

对采自南沙海域ＮＳ９０－１０３钻孔碎屑沉积物的Ｓｒ－Ｎｄ同位素组成及其微量元素 地球化学特征进行探讨,解析其气候环境信息．结果表明,沉积物~８７Ｓｒ／~８６Ｓｒ比值在末次 冰期（０．７２２４～０．７２３）明显高于全新世和末次间冰期盛期比值（０．７２１０～０．７２１７）,反映周 边陆源区在末次冰期风化程度明显加强~１４３Ｎｄ／~１４４Ｎｄ表现为末次冰期相对较高的特点, 结合微量元素的结果可以看出,一方面由于该区末次冰期自生沉积物,例如Ｆｅ－Ｍｎ氧 化物量增加,以及对沉积物Ｎｄ同位素比值升高有所贡献,更重要的是由于末次冰期东 北季风加强、来自北方华南大陆的碎屑物质相对增多所致。     

近130ka中国黄土磁化率气候记录与南极冰芯气候记录

黄土高原中部的陕西泾阳、旬邑黄土剖面具有高分辨率气候记录,记录了130ka 以来的气候波动,一些细微的气候波动也被记录下来。位于大陆的黄土磁化率气候记录可以与南极冰芯气候记录对比。结果表明:Lorius 与 Jouzel 等将冰芯同位素曲线划分为 A、B、C、D、E、F、G、H 冷暖阶段,可与黄土磁化率气候曲线划分的1、2、3、4、（5、6、7）、8,9、10冷暖阶段对比。其中冰芯记录所反映的 A、C、E、G（或黄土记录反映的1、3、5、6、7、9）为暖阶段:B、D、F、H（2、4、8、10）为冷阶段。总之,黄土磁化率记录曲线与冰芯气候记录曲线的形态极为相似,指示了黄土高原地区的大陆气候变化与极地气候变化同受全球变化的影响。这证明了极地冰量变化与东亚大陆冬、夏季风强弱变化,是全球气候变化在极地与大陆的两种表现形式。黄土记录的气候变化时间滞后于冰芯记录,可能暗示着大陆气候变化滞后于极地气候变化。     

浅议中国黄土磁化率的物理意义

中国的陆相黄土地层连续地记录了第四纪以来的古气候变化。基于中国黄土磁化率曲线与深海氧同位素记录具有可比性这一事实，磁化率作为一种气候替代性指标在黄土研究中得到广泛的应用。但是，磁化率的物理意义仍不清楚。本文作者对陕西榆林蔡家沟剖面末次间冰期以来的风成沉积作了研究，指出黄土、古土壤的磁化率差异不仅与前人提出的碳酸盐淋失、空隙度变化、“就地”新生成磁性矿物等作用有关，而且还可能与有机质有重要关系。有机     

草海地区过去500年来古温度重建:来自沉积物纤维素结合碳酸盐氧同位素的证据

利用连续流同位素质谱仪测定了草海沉积物柱芯碳酸盐和纤维素氧同位素比值.依据纤维素和湖水氧同位素之间稳定的分馏值定量恢复了历史时期草海湖水氧同位素组成,在此基础上结合碳酸盐氧同位素组成,运用Craig方程恢复了草海地区过去500年来古温度变化历史.结果表明恢复的1950年以来的温度变化与草海地区获得的气温记录(年平均)具有很好的一致性;草海地区在过去500年存在四个明显的冷期:1540～1570 AD,1670～1715 AD,1780～1870 AD及1900～1930 AD,其中前三个冷期发生在传统意义上的现代小冰期时段.重建的四个冷期与邻近地区泥炭、冰芯、树轮、历史文献及湖泊沉积记录的冷期基本一致,特别是与西南地区红原泥炭纤维素氧同位素记录的温度变化曲线相吻合;恢复的草海地区过去500年古温度变化曲线与印度夏季风变化及太阳活动强度有较好的一致性,其中1670～1715 AD和1780～1870 AD冷期分别对应于Maunder和Dalton太阳活动极小期.这些结果表明纤维素氧同位素结合碳酸盐氧同位素是一种有效的古温度指示剂,同时也为现代小冰期在中国西南地区的存在提供了直接证据.     

24万年来西昆仑山甜水海湖岩芯碳酸盐含量变化与气候环境演化

青藏高原现代气候与环境存在着明显的区域差异。高原西北部的西昆仑山甜水 海地区是高原上气候最干旱的区域。作者于１９９５年６月在该区海拔４８４０ｍ的湖盆首次打钻取芯（ＴＳ９５孔）,获得５７ｍ湖泊岩芯,经对样品的实验室测年和多项环境指标分析,表明,ＴＳ９５孔岩芯覆盖了距今２４０－１７ｋａ间的时间尺度。期间,经历了倒数第二次冰期,末次间冰期,末次冰期早期,末次冰期间冰阶和末次冰盛期几个气候变化阶段。岩芯中     

南海北部ODP1144站更新世(1.05~0.36 Ma)孢粉记录

根据对南海ODP1144站下段孢粉分析, 将其自下而上分为两个孢粉组合带和11个组合亚带. 根据松粉、蕨类孢子及草本植物花粉含量的相互消长关系, 将PB带进一步划分为11个孢粉组合亚带(PB21~11), 分别与深海氧同位素分期相一致(对应MISs 21~11期). 间冰期孢粉组合以松粉和蕨类孢子含量增加、草本植物花粉含量降低为特征; 冰期则相反. 间冰期孢粉组合面貌反映其气候与现代相似. 各冰期出露的大陆架上生长了以禾本科、莎草科及蒿属为主的草本植物. 组合亚带PB12(对应MIS12期)中Artemisia花粉含量的增加及高的松粉沉积率值表明此次冰期气候相对干冷, 冬季风较强.     

青藏高原北部马兰冰芯记录的近千年来气候环境变化

根据青藏高原北部可可西里马兰冰芯记录, 重建了该地区1129A.D.以来的气候环境变化. 马兰冰芯中δ¹⁸O记录表明, 近千年来该地区暖季气温呈上升趋势, 20世纪升温在其自然变化范围之内, “中世纪暖期”和“小冰期”在该冰芯记录中均有表现. 在该冰芯记录时段内, 最暖的世纪是17世纪, 最暖的年代是1610 s. 马兰冰芯中污化层厚度比率是沙尘天气发生频率的良好指标, 据此建立了该地区近870 a来沙尘天气发生频率的变化过程, 并发现该冰芯记录的沙尘天气发生频率变化与气温变化之间在10¹~10² a时间尺度上存在显著的负相关关系. 通过对青藏高原北部相关冰芯、树轮等记录的综合分析, 揭示出温湿气候时期沙尘天气发生频率较低, 而冷干气候时期沙尘天气发生频率较高. 近200 a来沙尘天气发生频率呈现明显减少趋势.