腾格里沙漠南缘土门剖面末次冰消期层段粒度特征及其反映的古气候北大核心CSCD

腾格里沙漠南缘土门剖面41LD-52L层段由3层黄土状亚砂土、5层砂黄土、2层湖湘和2层古土壤组成,其年代为14 930~11 640aBP,相当于末次冰消期。分析结果表明,整个末次冰消期层段以粉砂含量占绝对优势,分布范围/平均值21.69%~79.47%/50.33%;砂含量次之,为3.97%~75.37%/38.17%;黏土含量最少,为2.34%~34.02%/11.50%。各不同粒级沉积物、Mz、σ等在垂直方向上呈相反的镜像对称变化。该层段粒度（Mz）指示腾格里沙漠南缘末次冰消期经历了4个以东亚夏季风为主的暖湿气候（W1-W4）与4个冬季风为主的冷干气候（C1-C4）,其中W2、W3和W4暖事件与格陵兰GRIP冰心记录的晚阿勒罗德（late Allerd）、早阿勒罗德和波令（Blling）等暖事件对应;C1、C2和C3冷事件与新仙女木（Younger Dryas,YD）和阿勒罗德（Inter Allerd Cold Period,IACP）冷事件对应。同时,该指标指示的新仙女木冷期（12650~11640aBP）与波令-阿勒鲁德暖期（14930~12650aBP）,可分别与格陵兰GRIP冰心氧同位素记录的新仙女木冷期、波令-阿勒鲁德暖期（B/A转换）在气候性质和相位上具有较好的对应关系。它们之间的良好的对比关系表明,腾格里沙漠南缘气候波动的驱动机制可能与格陵兰冰心代表的北半球高纬度热盐环流驱动机制密切相关。     

北大西洋东北部不稳定的新仙女木气候

近10年来,新仙女木亚冰期的机制和气候意义引起了学者的广泛关注,格陵兰冰心计划(GRIP)在Summit钻探的冰心中已经确定出这个寒冷事件,并定义为格陵兰亚冰期1(GS1),年代为12650～115000cal．aBP。总的来说,GS-1是稳定的,它的寒冷阶段开始和结束地非常快(在几十年之内),这在整个北大西洋地区许多钻孔中都得到了证实。     

兴凯湖沉积物磁化率和色度反映的28kaBP以来区域古气候环境演化

对兴凯湖长269 cm的沉积岩心的研究结果显示:沉积物的色度和磁化率特征可以较好地反映区域气候环境变化。沉积物明度分别与红度、磁化率、黏土和有机质含量之间及磁化率与黏土之间有很好的相关性;红度高值与明度低值对应暖湿气候环境,磁化率低值反映沉积物较粗的较低湖面,对应冷干气候。28480~26160 cal.aBP,湖区处于温湿气候时期;22880~18170 cal.aBP,岩心孢粉浓度很低,流域处于末次盛冰期疏桦林草原环境;18170~12650 cal.aBP处于Bφlling/Older Dryas/Allerφd暖期。岩心深度90~78 cm段,对应于新仙女木期;11500~4570 cal.aBP,进入全新世暖期,其中8000~5000 cal.aBP,本区处于全新世大暖期(气候适宜期);4570~1470 cal.aBP气候变为凉干;1470 cal.aBP以来,流域又变为暖湿气候环境,同时,人类活动逐渐增强造成水土流失加剧。     

北大西洋气候记录中末次冰消期的年代确定

为了确定控制末次冰消期的机制以及引起冰消期事件的顺序，最重要的是获得应用于大陆和海洋两者的气候记录的时间结构。放射性碳测年已经广泛应用于海洋沉积物的日历测年，但它是建立在表层水的表观年龄 (相对于大气层来说 )保持不变的假设上的。这里我们提出了北大西洋 40° N以北的表层水的表观年龄 (或储层年龄 )在过去 20 ka中的变化证据，在两个岩心中，我们发现了在 Heinrich 1 (15 ka BP)结束的地方，表层水表观年龄比今天大 1230± 600 a和 1940± 750 a，在新仙女木冷期结束的地方比今天大 820± 430 a 和 1010± 340 a。在 Bolling_Allerod暖期，两个老的储层年龄之间，表层水表观年龄可以与目前的值进行比较。我们的研究结果证实冰心年代学和整个冰消期的北大西洋海洋记录是一致的。因此，这表示了 40° N以北的北大西洋海洋碳测年需要作这些明显可变效应的校正。     

阿勒罗德至新仙女木早期气候转型特征

湖北神农架青天洞QT17石笋的3个U-Th年龄和持续1440a的纹层计数序列提供了13.5～12.1kaBP期间平均4a分辨率的δ18O东亚季风强度记录。该记录与Cariaco盆地纹泥灰度记录显示阿勒罗德至新仙女木早期气候呈现低幅振荡特征,而格棱兰GISP2和GRIP冰心温度记录在同时段则呈现大幅高频振荡。4个记录的气候转型时间在测年误差范围内基本一致,一定程度上说明北半球高低纬千年尺度气候事件同步变化。然而,该期间东亚季风气候转型持续时间近550a(纹层计数年),而大西洋气候记录仅有230～400a,可能由于季风气候降水同位素部分受来自海洋水源同位素的影响。     

融水脉动1a与波令暖期的同期性:来自南中国海的新证据

末次冰期之后 ,海平面在融水脉动 (MWP)1a期间急剧上升 (<2 90～ 50 0a上升了 1 3 5～2 4m)。伴随波令暖期 ,北半球的大气温度在末次冰消期的几十年中至少上升了 5℃ ,MWP1a表示过去 2 5ka中地球气候历史中的最剧烈事件 ,其精确年代的确定对于理解末次冰消期中出现的海洋学、冰川学和气候学变化有重要意义。然而 ,科学家对MWP 1a的绝对年龄和它与波令暖期的关系仍然争论不休。按照Bard等 (1 996)提供的已被广泛接受的年代学和相关性 ,1 4ka左右的MWP 1a对应着老仙女木时期 ,即波令暖期之后的第 1个大的寒冷事件 ,这暗示着由于淡水的…     

南海北部陆坡ZSQD196PC柱状样末次间冰期以来的古海洋学记录：氧同位素、有孔虫和硅藻

为了解南海北部陆坡末次间冰期以来的古海洋沉积环境演化特征,对研究区ZSQD196PC柱状样有孔虫、硅藻及有孔虫氧同位素资料开展了分析。依据沉积有孔虫、硅藻主要属种的百分含量、丰度及组合特征,将有孔虫划分为3个组合,分别对应于氧同位素MIS1、2、3~4期;将硅藻划分为4个组合,大致对应于MIS1~4期。MIS1期有孔虫以暖水种占优势,Pulleniatina obliquiloculata百分含量显著升高;硅藻丰度低且以热性种占优势,其中冷期出现大量沿岸种,反映相对温暖的气候条件。MIS2~4期有孔虫以冷水种占优势,温跃层种含量相对较高;硅藻丰度高且以广布种占优势,出现沿岸种含量的升高,反映较冷的气候条件。通过对比浮游有孔虫氧同位素,分析讨论了末次盛冰期、Blling—Allerd暖期和新仙女木事件在ZSQD196PC柱状样的沉积响应,揭示了末次冰期中的气候波动。     

冰岛北部陆架末次冰消期以来基于硅藻的古环境记录

冰岛北部陆架MD99-2271孔沉积硅藻组合呈现暖水硅藻数量增加、冷水硅藻数量减少和这两类硅藻数量周期性此消彼长的特点,反映了气候在趋暖的背景下,冷暖交替的过程。通过该区温度指数Rw/wc值(暖水硅藻种含量与海冰种及暖水种含量总和的比值)的变化,重建了冰岛北部陆架古海洋环境:Blling-Allerd暖期时,暖水硅藻T.nitzschioides含量较高,表明印明格暖流对研究区的影响较强;随着暖水硅藻含量减少,海冰硅藻F.cylindrus和T.bulbosa的显著增加,此时暖流强度减弱,东格陵兰寒流明显增强,冰岛北部海域进入末次冰消期以来最冷的时期——Younger Dryas冷期。11cal.kaBP左右暖水硅藻T.nitzschioides和T.oestrupii数量急剧升高,表明该海域海洋环境发生了明显变化,并逐步向全新世大暖期过渡,此时冰岛北部陆架海域现代海洋格局基本形成。全新世大暖期时,硅藻群落表现为暖水种的显著增多,海冰、极地及冷水硅藻较之前明显减少,说明冰岛北部海域主要受北大西洋暖流的分支——印明格暖流的影响,海洋环境较温暖;6cal.kaBP之后东格陵兰寒流逐渐增强,冰岛北部海洋环境转冷,全新世大暖期结束。     

白令海北部陆坡BR07孔年龄框架重建

通过对比白令海BR07孔与B5-4孔硅藻百分含量、颜色反射率等参数结果,综合建立了BR07孔年龄框架。根据该重建年龄结果,BR07孔年龄约为11.3~1.9 ka,平均沉积速率约为28.5 cm/ka,略低于B5-4孔。基于圆柱拟脆杆藻与塞米新细齿藻比值Fragilariopsis cylindrus含量/（Fragilariopsis cylindrus含量+Neodenticula seminae含量）重建的近万年来白令海海冰变化历史,记录到该区域末次冰消期以来包括新仙女木事件在内的3次冷事件以及1次暖事件,其中新仙女木事件约发生于距今11.3~10.7 ka,与格陵兰冰心记录对应值距今12.9~11.6 ka基本相近,这进一步佐证了该重建年龄比原始的全样有机碳AMS 14C测年结果更可信。     

末次冰消期热带大西洋温度升高与温盐环流减弱

在北部高纬度地区 ,末次冰消作用被几次短暂的近冰川气候所中断 ,其中最显著的事件是新仙女木寒冷期。如ＧＲＩＰ冰心δ１８Ｏ记录所揭示 ,格陵兰温度主要受控于由北太平洋表层释放的热。形成于热带大西洋西部的暖水 ,随上层水向北传送 ,对于补充由挪威-格陵兰海和拉布拉多海向南运动的北大西洋深层水流起着重要作用。这种跨越赤道的水体交换 ,导致南半球热量丢失。模拟试验显示 ,新仙女木期北大西洋北部表层水温急剧下降是对淡水引起的北大西洋深层水形成延缓和向北的热传递减弱的反应。热带大西洋西部和南半球大部分区域相伴出现温度升高…     

菲律宾海北部19cal.kaBP以来表层海水温度变化

对菲律宾海北部E-2岩心柱(29.62°N、131.14°E,水深3 877m)进行了浮游有孔虫δ18 O分析、AMS14 C测年以及U3k7表层海水温度(U3k7-SST)的测试。结果表明,E-2岩心记录了约19cal.kaBP以来U3k7-SST变化过程,其末次冰消期整体变化过程与北大西洋高纬地区相似,记录了Heinrich 1(H1)、Blling/Allerd(B/A)和Younger Dryas(YD)等快速气候事件,同时也识别出发生于19.4～19.2和18.5～18.0cal.kaBP的2次变冷事件,说明了研究区与北大西洋气候存在遥相关;在B/A和YD阶段中发现的百年尺度气候波动及变化过程,可能反映了热带过程对研究区域的影响;E-2岩心柱末次冰消期变暖存在阶段性,其变暖时间开始于19.4cal.kaBP,而大幅升温阶段则从15.3cal.kaBP开始。     

南海北部191柱状沉积物主元素特征及其古环境意义

应用XRF法对南海北部陆坡191柱状沉积物中主元素进行分析,结果显示,全柱沉积物中SiO₂含量最高,其次是CaCO₃,Al₂O₃和CaO。在垂向分布上CaCO₃和CaO含量分布基本一致,SiO₂,Al₂O₃,Fe₂O₃,K₂O,MgO含量变化相似。结合AMS碳-14测年,可将191柱状样划分为5个地球化学层,主元素和MgO与Al₂O₃含量比值在垂向上的旋回变化反映了南海北部氧同位素3期以来末次冰盛期、冰后期、晚冰期的气候变化、海平面波动及陆源物质供应的变化,并对Heinrich事件、格陵兰高频气候振荡(D/O)旋回、新仙女木事件以及普林斜氏虫低值事件等全球性短周期气候事件有很好的对应关系,但受区域影响,在时间上有所滞后。氧同位素3期以来的沉积速率并未显示出南海普遍存在的间冰期比冰期、暖期比冷期的沉积速率低的规律,而是逐渐减小的,这可能是氧同位素3期频繁的冷热干湿气候振荡导致岩石易于风化破碎受侵蚀后被洪水搬运的缘故。     

南海北部15 kaBP以来表层海水温度变化:来自海洋硅藻的记录

对西太平洋边缘海148个表层硅藻样品中菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)及其小形变种(Thalassionema nitzschioidesvar.parva)的分布与表层海水温度(SST)之间关系进行研究,将菱形海线藻小形变种与所有菱形海线藻百分含量的比值(简称硅藻Rparva值)视为温度指数,开展南海北部MD05-2904孔附近海域15kaBP以来表层海水温度变化研究。结果表明:(1)南海北部15 kaBP以来表层海水温度呈现明显的阶段性波动特点,即末次冰消期气候转暖过程中,12.9~11.5 kaBP前后温度略有下降,与新仙女木事件对应,全新世南海北部气候依次经历了升温期、高温期和降温期3个变化阶段;(2)全新世大暖期鼎盛期结束后,南海北部海水温度阶段下降,两次明显降温分别发生于4 kaBP前后和1.5 kaBP前后;(3)MD05-2904孔硅藻Rparva值时间序列曲线与董哥洞D4石笋δ18O曲线对比表明,南海北部表层海水温度变化与末次冰消期以来东亚季风强度变化关系较为密切。     

南大洋作为大洋传输带循环的飞轮作用

末次冰期在20～10kaBP间到来并结束,这一时间跨度被一系列的突变气候序列所中断,特别是北大西洋从Heinrich1冷期向波令／阿勒罗德(B／A)暖期的快速转换,以及在南极具有极为相似的冷期转换已引起研究者的高度关注。在间冰期,劳伦和芬诺斯堪的亚冰盖融化的大量融溶水注入北大西洋,这种融溶水持续以大约0．1 Sv有规律的释放,已对位于北大西洋大洋传输带循环的“Achmes Heel”构成了威胁。早期数据和模拟工作表明,冰期时,温盐环流(THC)较间冰期弱,依据冰期传输带能量低的证据,自然就要涉及大洋循环的“飞轮”问题,     

南黄海第四纪轨道事件与非轨道事件的探讨

南黄海陆架区,作为地球轨道事件的代表,最明显的表现是海侵—海退序列。其中海侵层HⅠ、HⅣ、HⅤ、HⅥ、HⅦ分别与氧同位素1、5、7、13、23等温暖阶段相对应。主要的海侵周期受控于地球轨道要素所引起的全球变化进程。 关于非轨道事件,在南黄海发现了新仙女木事件(Younger Dryas)的证据,在~(14)C测年11100±260aB.P.至10340±110aB.P.这一时段,出现了海平面短时期下落;孢扮资料发现11100aB.P.以前的植被由栎树落叶阔叶林—草原突变为干旱草原植被,持续到11340aB.P.再度变为栎树落叶阔叶林植被,证明这段时间发生了突然变旱及降温事件。从碳氧同位素资料还发现14100±810aB.P.(~(14)C)之后的冰消期在新仙女木期之前有两期更短时间的降温,可对应于老仙女木期(Older Dryas)和最老仙女木期(Oldest Dryas)。     

末次盛冰期以来南海西南海区对快速气候变化的响应特征

以南海西南巽他陆坡CG2岩心为材料,通过浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体的δ18 O和Mg/Ca重建了近24ka以来的表层海水温度(SST)和盐度(SSS),结合浮游有孔虫定量统计数据分析了末次盛冰期(LGM)以来南海西南海区上部水体环境的演化特征。研究表明,在YD、H1、8.2ka冷事件期间,巽他陆架海区盐度变高,浮游有孔虫暖水种丰度减少,温跃层变浅。相比其他开放大洋站位末次冰消期的缓慢变暖,南海西南海区Blling早期以及YD事件后期升温迅速,且H1期间具有明显的降温,是典型的"格陵兰式"升温,可能南海受东亚季风的影响强烈。东亚夏季风的强弱变化造成了海水盐度频繁的波动,在H1、YD期间,东亚夏季风突然减弱,盐度变高,B/A暖期夏季风增强,盐度变低,比较发现在这些气候事件期间,东、西太平洋站位的盐度变化特征几乎是一致的。LGM以来热带西太平洋海区的上层海水环境变化,与热带辐合带(ITCZ)的纬向移动及其相关的东亚季风异常有密切联系。     

末次冰期以来冲绳海槽北部古气候变化的孢粉记录

通过分析冲绳海槽北部CSH1柱状样的孢粉组合,重建了海槽区邻近岛屿末次冰期以来的植被和气候变化史.将所测岩心的孢粉记录从下到上分为三期:Ⅰ期为热带山地针叶林的繁盛期,松属及亚热带高山的常绿针叶林含量较高,气候干燥温暖;Ⅱ期为旱生草本植物繁盛期,蒿属大量出现,气候干冷;Ⅲ期为常绿阔叶、落叶阔叶林及蕨类植物繁盛期,常绿阔叶及落叶阔叶林成分增加,蕨类孢子达到极高值,草本植物含量剧减,气候温暖潮湿.将一些主要科属花粉的百分含量曲线与格陵兰冰心GISP2δ18O曲线进行了对比分析,发现各花粉百分含量曲线分别在距今4.1~4.6,11.7~13.0,15.4,23.2,29.4,47.4ka显示出了一系列明显的次级波动,这些次级波动与格陵兰冰心δ18O曲线所记录的4ka左右的降温事件、新仙女木(Younger Dryas)事件和Heinrich事件H1,H2,H3和H5在时代上相吻合.尽管格陵兰及北大西洋地区的气候变化影响冲绳海槽地区的途径和载体尚不清楚,但北半球高纬度的气候变化所引发的东亚季风强度在数百年或千年尺度的波动可能是其主要的机制.     

贵州白骨洞石笋记录的全新世季风气候演化与突变

通过对贵州白骨洞BG1石笋13个230Th年龄的测试和390个氧同位素数据的分析,建立了12.8~3.3kaBP数十年尺度的亚洲季风降水序列,其长期演化趋势与北纬33°夏季日辐射能量曲线基本一致。石笋δ18O记录指示10.5~5.8 kaBP为本区气候湿润期,此后进入季风降水衰退期。在12.8~10.1 kaBP时段,平均分辨率为37 a的石笋降水记录与格陵兰冰心气温记录具有良好对应关系:(1)两者在新仙女木事件(YD)的变化细节及突变特征上表现出良好的一致性;(2)由YD事件向全新世转换的过程中两者都表现为3个阶梯式上升阶段,这种一致性有可能说明热带海气耦合驱动了北半球气候突变事件。在7.0~3.3 kaBP时段,平均分辨率为15 a的石笋δ18O序列记录了5次较为显著的降水减少期,可分别对应于冰心记录中的5个冷事件,高低纬气候的相似性可部分归因于太阳活动的影响。     

巢湖地区末次冰消期—早全新世沉积环境演化

利用AMS14 C对巢湖西岸杭埠河三角洲地区湖相沉积岩心年代的精确测定与校正,以及粒度、磁化率、地球化学元素、总有机碳、总氮以及有机质稳定碳同位素等气候环境代用指标的分析与研究,提取了巢湖地区末次冰消期—早全新世的环境演变信息,重建了研究区13 393~7 486cal.aBP期间的环境演变序列:(1)13 393~12 420cal.aBP期间,气候由冷干向温凉发展,降雨量增加,湖泊水位迅速上升,巢湖进入快速发育阶段,但在13 040~12 773cal.aBP期间出现冷干事件;(2)12 420~11 760cal.aBP期间,本阶段响应全球性降温事件—YD事件,气候干冷且不稳定,降雨减少,湖泊水位下降,湖盆收缩且水位变迁频繁,湖内浮游植物有所生长;(3)11 760~9 160cal.aBP阶段气候温和湿润且稳定,雨水充沛,湖泊水位稳定或有所扩张,湖内大型水草类植物繁衍,但在约11 006cal.aBP出现冷干事件;(4)9 160~7 486cal.aBP阶段整体气候温凉偏干且波动明显,降水相对减少,湖泊面积收缩,湖内有机质来源以湖内自生的水生植物为主,并在约8 633及8 493cal.aBP分别遭遇冷干与强降水事件。     

渤海沉积记录的末次冰期千年尺度古环境与古气候变化

末次冰期千年尺度古气候变化事件在全球大部分载体中均有不同程度的记录,但在海岸带-陆架区的沉积记录中该事件还未见有报道。对取自渤海的BH08孔上部26m的岩芯进行了高分辨率粒度测试与分析,结合AMS 14C测年结果和微体古生物特征,探讨了研究区末次冰期以来古环境和古气候变化。运用粒级-标准偏差法对粒度数据进行研究,发现BH08孔敏感组分(88.4~148.7μm)的变化记录了末次冰期D-O(Dansgarrd-Oeschger)旋回冷暖事件:在暖期时敏感粒级粗组分(88.4~148.7μm)的含量低,而在冷期时含量高,且可以与反映东亚夏季风的指标对应。在暖期时,强盛的夏季风带来丰富的降水,增加的径流可以将粗粒沉积物搬运至更远的下游区,且暖湿气候有利于植被的发育,使得流域内粗粒沉积物减少;而在冷期呈现相反的变化趋势。我们推测,在末次冰期低海面的背景下,格陵兰和北大西洋等高纬地区气候变化导致大气环流和/或洋流系统发生改变,从而对东亚夏季风降水的调控造成河流输入物质的变化可能是造成BH08岩芯敏感组分变化的主要原因。