近40年来青藏高原湖泊变迁及其对气候变化的响应

湖泊对气候波动有敏感记录。本文以GIS和RS技术为基础,在野外实地考察的基础上,从20世纪70年代、90年代、2000年前后和2010年前后4期Landsat遥感影像中提取了青藏高原所有湖泊边界信息,建立了青藏高原湖泊空间数据库。分析表明的青藏高原面积大于0.5 km2的湖泊总面积变化：（1）从20世纪70年代至90年代增加了13.42%; （2）从20世纪90年代至2000年前后增加了4.86%; （3）从2000年前后至2010年前后增加了13.04%。可见,近40年来,青藏高原湖泊个数和面积均呈增加的趋势。气象数据分析表明,青藏高原气候出现了由暖干向暖湿的转型,表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减小。笔者选取了研究区内面积大于10 km2的时间上合适做比较的所有湖泊,逐一分析了其在4个时期的动态变化情况,并根据变化结果进行了分区。不同时期的湖泊变迁具有区域差异性：（1）从20世纪70年代至90年代,西藏北部、中部、藏南、青海羌塘盆地和青海东部湖泊呈萎缩趋势; （2）20世纪90年代至2000年,青海北部湖泊萎缩; （3）2000年至2010年,除藏南外,青藏高原其余地区湖泊全面扩张。不同补给源的湖泊对气候变化的响应模式不同：（1）气温主要影响以冰雪融水及其径流为主要补给源的湖泊,如色林错、赤布张错等; （2）降雨量主要影响以大气降雨和地表径流为主要补给源的湖泊,如青海羌塘盆地; （3）蒸发量直接影响湖泊水量的散失,在青藏高原总体蒸发量减小的大环境下,部分地区因升温引起的湖泊蒸发效应超过了降水和径流量增加,湖泊出现萎缩的现象,如羊卓雍错流域。总之,地质构造控制了湖泊变迁的总格局,而短时间尺度的湖泊变迁主要受气候因素的影响。此外,湖泊动态变化还受冰川、人类活动、湖盆形状、补给和排泄区等因素的影响。     

青藏高原纳木错湖近150年来气候变化的湖泊沉积记录

高海拔地区的纳木错湖是研究过去气候环境变化的理想场所。本文结合附近气象站点实测数据与纳木错浅湖芯的研究结果,筛选出适用的气候环境代用指标,并对当地过去近150年来的气候变化记录进行重建。其结果显示,19世纪50年代至20世纪,以偏暖湿为主;20世纪初至20世纪50年代,该阶段气候总体上呈现出冷干特点,并从20世纪20年代左右逐渐向暖湿气候过渡;20世纪中叶至2005年,这期间气候有一定波动,但整体上以气温上升为主要趋势,在降水略减的情况下湖泊并未出现萎缩,表明气温升高可能导致冰川消融加快从而对入湖径流有一定补给作用。     

青海湖近千年来气候环境变化的湖泊沉积记录

本文通过对青藏高原上所钻取的古里雅冰芯和青海都兰树轮高分辨率气候变化记录的对比,分析了过去近2 000a来的气候变化特征.结果表明:1)这两个地区过去2 000a来温度都在波动中逐渐上升,展示了气候逐渐变暖的趋势.进入20世纪以来,气候显著变暖,并有加速变暖的趋势;2)树轮和冰芯均明显地记录了小冰期的3次冷期,其出现的时间基本上一致.小冰期并不是过去2 000a来的最寒冷的时期.冰芯和树轮记录均表明公元初的寒冷程度要大于小冰期;3)古里雅冰芯所记录的温度和降水量揭示出,过去近2 000a来的降水和温度变化的总趋势是正相关关系;但在短时间尺度上,温度和降水的变化并不同步.这主要表现在两个方面,一是温度长期变化中的低频波动频率要大于降水,二是虽然温度和降水的变化在百年级时间尺度上有正相关性,但降水的变化要滞后于温度变化50～100a;4)同时周期分析表明,古里雅冰芯中的δ180和积累量以及都兰树轮记录的变化周期大多数与太阳活动有关,表明青藏高原地区冷、暖、干、湿变化的主要驱动力可能是太阳活动的变化;5)对这两记录的对比研究也揭示了气候变化的区域差异.如中世纪暖期在都兰树轮记录中很强而在古里雅冰芯记录中很弱,而都兰树轮记录中,中世纪暖期以后至1 800A.D.在波动中变冷,但在古里雅冰芯记录中这一时期在波动中变暖.     

青藏高原中部湖泊岩芯记录的第四纪湖平面变化及气候意义

通过对羌塘地区中部羌D1井长181·6m第四系岩芯的研究,分析湖泊沉积记录的岩相旋回和Fe/Mn和Sr/Ba等微量元素古环境参数的变化,结合样品的热释光(TL)测年数据,讨论晚更新世该区湖泊扩张和湖面升降变化过程。结果表明,晚更新世以来该区湖泊环境的演化,经历了二次湖进过程,二次湖平面上升期之间出现了一次广泛的干化低水位时期。其中15~7万年期间的湖泛事件可以在区域上进行追踪对比,它对应于深海氧同位素的第5阶段,可以作为高原中央气候转型期的标志。     

青藏高原中部湖泊江错纹层记录的过去2000年降水变化

青藏高原由于其环境的脆弱性容易受到气候变化和人类活动的影响,重建这一地区过去2000年高分辨率的气候变化记录有助于增加我们对气候变化和人类活动之间关系的理解。本文通过对江错湖泊一根长达101 cm的岩芯沉积物纹层分析,重建了青藏高原中部过去2000年的纹层年代序列和降水变化。利用岩相显微镜和电子探针显微分析仪分析发现,沉积物中发育了良好的碎屑-有机质年纹层,纹层层偶主要由粗颗粒碎屑层和细颗粒碎屑层组成,其间极薄的有机质层是鉴定年纹层的标志。江错的年纹层年代序列与独立的核素测年（²¹⁰Pb、¹³⁷Cs和¹⁴C）结果基本一致,证明了年纹层的可靠性。基于对年纹层形成机制的分析,提出粗颗粒厚度百分比（coarse%）作为指示降水的新指标,粗颗粒物质主要由降水产生的径流将外源物质搬运到湖中,降水越多,搬运能力越强,粗粒颗粒物质相对含量也越多。这一指标与当地现代气象观测记录对比发现有较好的一致性。江错过去2000年的降水记录具有78~80 a和112~123 a两个百年尺度的周期波动特征,可能与Gleissberg太阳活动有关。在过去2000年中,该地区呈现出中世纪暖期（公元1000~1400年）降水多,小冰期（公元1400~1900年）降水少,现代暖期（公元1900年至今）降水多的特点,这与该地区其他的降水记录一致。

     

青藏高原西南部塔若错湖泊沉积物记录的近300年来气候环境变化

以青藏高原西南部塔若错的34cm浅湖芯为研究对象,对其沉积物样品进行总有机碳、无机碳、总氮、微量元素、正构烷烃含量及碳氮比等多项指标的分析测定。采用过剩210Pb和137Cs计年法对该湖芯进行了定年和沉积速率研究,获得了近300年的连续湖泊沉积环境序列。在明确了各指标气候环境指示意义的前提下,综合对比分析湖芯中各项气候环境指标,并结合定年结果重建了塔若错湖区近300年来的气候环境变化。结果表明：塔若错湖区气候环境变化可分为3个明显阶段：早期为1705～1778年,该地区气候环境温暖湿润,湖区植被广泛发育;中期为1778～1860年,湖区处于小冰期末次阶段,气候环境寒冷而湿润,植被发育受阻;后期为1860年至今,为小冰期结束后偏暖干化时期。其中,后期又可分为3个亚阶段：1860～1924年,湖区气候环境稍暖且干旱,植被稍有发育;1924～1969年,湖区气候环境呈现偏冷干特点,植被发育暂缓;1969年至今,湖区气候回暖,环境干旱化有所缓解,植被开始逐渐发育。在气候冷暖变化上,该湖芯记录与古里雅冰芯记录和青海湖湖泊沉积记录都有较好的可对比性,只是在起讫年代上存在一些差异。     

青藏高原近25年来主要湖泊变迁的特征

青藏高原分布有青海湖、纳木错、色林错3个特大型湖泊和扎日南木错、当惹雍错、阿牙克库木湖、班公错、哈拉湖、鄂陵湖、羊卓雍错、扎陵湖、赤布张错、乌兰乌拉湖、昂拉仁错11个大型湖泊。通过对20世纪70年代中期的MSS图像和90年代末期—21世纪初期的ETM 图像的解译,对近25年来青藏高原重点湖泊的变迁进行了分析。研究结果表明,哈拉湖、鄂陵湖面积相对稳定;青海湖、扎日南木错、当惹雍错、阿牙克库木湖、扎陵湖、乌兰乌拉湖等8个湖泊的面积都有不同程度的缩小,其中青海湖、乌兰乌拉湖面积减少最多,分别为60.60km2、59.80km2;纳木错、色林错、班公错3个湖泊的面积都有不同程度的增加,其中色林错面积增加最多,达140.52km2。重点湖泊的变迁分析为研究青藏高原的湖泊演化和气候、环境变迁提供了新资料。     

树轮记录的过去300年来青藏高原东南部积雪覆盖的变化

由于高海拔和高降水,青藏高原东南部成为全球少有的积雪集中分布的亚热带地区。其积雪覆盖的变化受到亚洲夏季风的强烈影响,同时积雪覆盖又能通过改变青藏高原东南部的热效应,对亚洲夏季风的动态造成影响。然而当前器测记录的积雪覆盖面积只有几十年,限制了对高原积雪面积变化和亚洲季风动态关系的探讨,尤其是在年代际尺度上二者的关系。本文首次开展了基于树轮的青藏高原积雪覆盖重建的研究。通过收集了青藏高原东南部的25个树轮年表,发现其中9个树轮年表和积雪覆盖存在显著正相关;进一步研究发现这些树轮年表和积雪覆盖的关系主要表现在年代际波动上,在年际尺度上的波动两者的关系不显著。这9个树轮年表的年代际波动在历史时期也能很好的吻合,进一步说明这些树轮序列受到共同的积雪覆盖变化的影响,且这种影响在年代际尺度上比较稳定。积雪覆盖和干旱指数表现出显著正相关以及9个年表均表现出干旱响应,说明积雪覆盖可以通过调制土壤湿度来影响树轮生长。年际尺度上树轮生长主要受到区域气候条件的影响,而年代际尺度上,积雪覆盖通过调控区域气候和土壤湿度,对树轮生长起到决定性的影响。基于这些树轮年表,定量重建了青藏高原东南部过去300年来积雪面积的年代际波动,并讨论它与亚洲季风动态的关系。     

青藏高原全新世气候环境变化的冰川、冰缘和湖泊沉积记录

全新世是地球历史上最新的一个间冰期,历时已有一万余年。期间,伴随着气候与环境的快速变化,人类文明也呈现出快速的演化,当前全球气候变暖导致人类生存环境的急剧变化已引起全球各国政府和科学家的广泛而深刻的关注和研究。然而,全新世期间曾多次出现气候波动阶段,对全新世这一间冰期气候与环境变化过程和机制的研究就有着十分重要的意义,可为现代气候变暖及其影响提供科学借鉴。地处中低纬度的青藏高原这一高耸的巨大地块,堪称"地球第三极",是一个集冰川、多年冻土、湖泊同时共存的特殊区域,受人类活动直接影响较弱,其冰川进退变化、多年冻土形成与消融、湖泊扩张与萎缩的变化过程则敏感地记录着气候与环境的自然变化。在多年对青藏高原冰川、冰缘和湖泊沉积与地貌的考察研究资料基础上,把冰川进退、冰缘地貌的发育和湖泊连续沉积的记录进行综合分析、相互对比印证,指出青藏高原全新世间冰期气候与环境变化的不稳定性,期间明显存在着千年和百年的波动变化,在距今8000～8500年、6000～5500年、4000～4500年左右、3000～2000年左右以及600～100年都存在明显的冷期。因此,在青藏高原,全新世气候存在着较大幅度的波动,从冰川前进幅度所需零平衡线下降值和多年冻土下界下降幅度来大致估算,温度的波动幅度至少也在3.5～5.0℃左右,甚至更大。     

高分辨率石笋记录的近700年来滇西南夏季风降水变化

基于云南西南部司岗里洞一支长约168 mm石笋（编号SGL1）的7个²³⁰Th年龄和325个δ¹⁸O数据,建立了1322~1605 A.D.和1700~1927 A.D.时段平均分辨率达2 a的夏季风降水演化序列。该序列显示存在百年尺度的δ¹⁸O偏正阶段,即1322~1605 A.D.和1700~1927 A.D.时段,指示当时夏季风降水持续减少,这与印度季风区石笋所记录的结果一致,但区别于东亚季风区石笋记录的小冰期后期（1700~1900 A.D.）季风逐渐增强的特征,表明小冰期后半段亚洲季风区石笋记录的区域干湿变化空间差异显著。显著的多年代际振荡是SGL1石笋序列最为突出的特征,在石笋生长稳定的1322~1540 A.D.时段,高分辨率氧同位素序列记录到9个持续时间约10~20 a、平均振幅达1.4 ‰的干旱事件,这些年代际尺度干旱事件在东南半岛及南亚地区的高分辨率记录中均有不同程度的体现。SGL1石笋氧同位素序列与太阳总辐照度记录呈显著的正相关关系,说明太阳活动可能是小冰期季风气候百年尺度变化的主要驱动因子,但二者呈负耦合关系,即太阳辐射增强（减弱）,对应区域季风降水减少（增多）。小冰期早期（1322~1540 A.D.）,SGL1石笋记录的年代际干旱事件与太平洋年代际振荡（PDO）暖相位和大西洋多年代际振荡（AMO）冷相位相对应,其显著的15 a、24 a和56 a周期也类似于PDO的主导周期,说明该区多年代际气候变化主要受PDO调控;功率谱分析结果还显示SGL1序列具有显著的2.6~3.2 a和6 a周期,暗示该时期区域年际尺度气候变化可能受ENSO和（或）印度洋偶极子（IOD）的影响。

     

古里雅冰芯近2000年来气候环境变化记录

古里雅冰芯高分辨率地连续记录了近2000年来的气候环境变化。以δ18O和冰川积累量为指标的气候变化记录的重建表明,温度的波动频率大于降水波动频率,但每次干湿变化中的幅度却又大于温度变化幅度。同时,可以明显看出降水变化滞后温度变化的特征。以Na＋,Mg2＋,Cl-,SO2-4等阴、阳离子为指标的大气成分和环境变化记录的重建,揭示了青藏高原地区大气成分和环境变化与气候变化的密切关系。     

青藏高原近25年来河流、湖泊的变迁及其影响因素

结合20世纪70年代中期的MSS图像和90年代末期的ETM 图像解译,对近25年来青藏高原河流、湖泊的分布现状及其变迁进行了分析。研究表明,青藏高原河流总体上变化不明显,部分地区外流水系个别河段略有摆动,内流水系少数河段发生改道、断流,入湖河流河口段发生延伸、退缩等变化。青藏高原多数天然湖泊变化较大,主要是部分湖泊面积缩小或扩大;少数湖泊解体或归并;有的已干涸的湖泊又重新汇水,有的湖泊则接近干涸。导致河流、湖泊演变的主要影响因素有气温变化、降水变化及冰川变化、气候雪线变化等。     

青藏高原南部枪勇错冰前湖泊沉积记录的近千年来冰川与气候变化

以钻取自青藏高原南部大枪勇错冰前湖中的1．06m湖芯为研究对象,对沉积物样品进行了粒度、磁化率、元素含量、碳酸盐和总有机碳含量等多项指标的分析测定;在明确了沉积物来源的基础上,分析讨论了各指标变化的影响因素及其具体气候环境指示意义;结合沉积序列放射性同位素定年结果,对湖芯中各指标进行了综合对比分析,恢复了青藏高原南部枪勇错地区近千年来的冰川与气候变化。结果表明：1．06m沉积序列年代跨度为自公元11世纪前后至今的逾千年时间;沉积物主要来源于枪勇冰川融水对冰川上部沉降粉尘颗粒的携带,而沉积物的粒度、磁化率及各组分含量与区域气候条件下枪勇冰川融化强度有密切关系;自公元11世纪至今,青藏高原南部地区环境温度总体呈现波动中逐渐升高的趋势,枪勇冰川随之逐渐融化退缩。具体来说,公元11世纪初,该地区环境温度较低,枪勇冰川融化较弱;公元11世纪中叶至13世纪初,该地区气候温暖,枪勇冰川融化较强;公元14世纪开始至18世纪中叶,该地区进入小冰期,枪勇冰川融化强度显著降低;自公元18世纪中后叶至今,该地区环境温度急剧升高,枪勇冰川呈加剧融化退缩趋势。     

近2000年来气候环境变化的冰芯记录研究

文章通过对古里雅冰芯中δ１８Ｏ、冰川积累量和Ｃａ等指标的研究，恢复了过去近２０００ａ来气候环境的变化。作为温度指标的δ１８Ｏ反映了过去近２０００ａ来气候在冷暖波动中逐渐变暖的趋势。作为降水指标的冰川积累量反映出降水变化具有和温度变化相似的特征，即降水在增减波动中显示出逐渐增大的趋势。与温度升高和降水增大的趋势相反，冰芯中的Ｃａ含量呈现明显的减少趋势，说明大气中尘埃含量随气候的变暖逐渐减少。这和我们研究中所得出的冷期时大气尘埃增加，暖期时大气尘埃减少的结论是一致的     

青藏高原古近纪—新近纪古湖泊的特征及分布

通过野外地质调查,结合前人资料和遥感影像解译,对青藏高原古近纪—新近纪湖相地层进行了划分与对比,确定了湖相地层的地域分布。根据古近纪—新近纪湖相地层的展布范围,初步圈定出了63个古湖泊,划分出5个成湖阶段、13个成湖期,其统计总面积大于200×104km2。古湖泊的规模、形态、展布方向明显受构造和古地理的制约。研究表明,古近纪时期的古湖泊主要分布在高原的东北部地区,新近纪时期的古湖泊主要分布在高原的西南部地区,两者之间为过渡地带。青藏高原古近纪—新近纪古湖泊的演化,从时间上讲,有从老到新面积逐渐加大的趋势;从迁移方向上讲,有古湖泊的湖相沉积由东北向西南方向逐渐迁移、古湖泊的年龄由老变新的规律。     

基于XRF岩芯连续扫描的藏南哲古错沉积物近4400年地球化学分布及环境演变

XRF岩芯连续扫描在近30年间被广泛用于获取不同地理环境的湖泊沉积序列元素分布及其指示的环境意义,特别是湖泊密集的"亚洲水塔"青藏高原。然而,XRF扫描数据的准确性受沉积岩芯物理属性的显著影响,可能导致记录信息的过度或错误解释。本研究基于青藏高原南部哲古错（ZGC）内近4400年以来由植物和泥沙混合沉积而成的2.16 m完整岩芯（ZGC21）,利用XRF岩芯连续扫描获取其元素信号值和色度分布,结合含水量、粒度、烧失量等物理特征分析,表明ZGC岩芯层理清晰、定年精准、气候信息记录全面,是重建印度夏季风和青藏高原南部气候变化的最佳载体之一。稳定元素（Al、K、Fe、Mn、Rb、Si、Ti、Zr）信号值分布均不能用于指示ZGC岩芯不同层理的碎屑物质输入比例,但Zr/Rb比值则可反映流域内物质输入的真实特征;Ca和Br元素信号值分布分别指示ZGC21岩芯的碳酸盐和有机质含量变化。基于可靠元素信号分布和AMS-14C精确定年,青藏高原南部在太阳辐射强度变化驱动下于4400~3500 a B.P.和850~80 a B.P.年间均处于寒冷气候环境中,低温不足以支撑湖内植被的生存,而在2750~1830 a B.P.和1320~850 a B.P.年间则相反。上述结果为XRF岩芯连续扫描数据的正确应用和准确解释提供科学示范,也为重建该地区过去4400年人地关系提供年代际尺度环境演变框架。     

1973-2010年青藏高原西部昂拉仁错流域气候、冰川变化与湖泊响应

采用距离昂拉仁错最近的狮泉河、改则和普兰地区1973-2010年的气象数据和覆盖昂拉仁错流域1973、1976、1990、2000、2001、2002和2009年共7a的Landsat卫星遥感影像提取湖泊变化信息,并选取1976、1990/1992、2001和2009年覆盖全流域的遥感影像分析流域内的冰川变化过程.分析过去近40a内昂拉仁错流域内气候、湖泊和冰川的变化,并探讨了不同时期引起昂拉仁错发生变化的原因.结果表明:昂拉仁错在过去近40a内出现先萎缩后扩张的变化趋势,2000年为转折年,整体的变化趋势为萎缩;流域内冰川在研究时段内一直处于萎缩状态,并持续补给昂拉仁错.分析比较流域附近3个站在气温、降水量和最大潜在蒸发量的变化趋势之后,选用与昂拉仁错流域气候变化最为相近的改则站的气象参数为参照分析引起昂拉仁错湖泊面积发生变化的原因.结果显示,昂拉仁错湖面变化的每个时期内,在气温持续升高、冰川持续消融补给昂拉仁错水量输入的背景环境下,蒸发量和降水量差值的变化主要调控了湖泊面积的变化;区域冰川量的减少与温度持续升高相匹配;当持续增加的冰雪融水与降水量对湖泊水量输入小于流域蒸发量时,湖泊面积萎缩;当冰川冻土随着温度进一步升高而加速融化、流域的降水量逐步上升;当二者的水量输入总和超过流域内蒸发量时,湖泊面积开始扩张.     

川东北石笋记录的GIS4～5夏季风气候变化及与高纬气候的联系

对采自川东北仙人洞的石笋XR025进行了高精度230Th定年和高分辨率氧-碳同位素分析,重建了该地区33～ 28ka B.P.高分辨率夏季风气候变化历史.结果发现,XR025清晰地记录GIS4,GIS4.1和GIS5等温暖事件以及H3这一寒冷事件,这些事件的发生时间与格陵兰冰芯和我国其他石笋记录基本一致.但XR025记录的GIS4.1事件的强度明显比GIS4事件弱,这与格陵兰冰芯和葫芦洞石笋记录一致,但与我国其他一些石笋记录存在差异.在从H3向GIS4的转化中,XR025记录了夏季风逐渐增强的过程,这与格陵兰冰芯和我国其他石笋记录均存在明显差异,但与南极温度变化相似,可能受到了南极温度变化的影响.因此,南北半球高纬度地区温度变化可能在33～28ka B.P.对我国中部地区的夏季风气候变化产生了重要影响.     

近1000年来青藏高原南部和北部 大气尘埃载荷变化的冰芯记录*

依据青藏高原目前所取得冰芯的尘埃分析结果,初步分析了近1000年来青藏高原南北大气尘埃载荷的时空变化特征。研究表明,高原南部达索普冰芯记录的高尘埃含量时期为1270s~1380s和1870s~1990s,而北部马兰冰芯记录的高尘埃含量时期为1130s~1550s和1770s~1940s。近1000年来青藏高原南北冰芯中尘埃含量呈现不同程度的增加总趋势,这可能指示了环境的变干趋势。青藏高原冰芯记录还反映出,高原北部地区大气中的尘埃载荷明显高于南部地区;高原北部地区大气尘埃载荷春季最大,而南部地区非季风季节最大。另外,通过对高原南北冰芯中尘埃含量记录与δ¹⁸ O记录之间相关关系分析,揭示出大气尘埃载荷变化与气温变化之间关系在高原北部地区呈显著负相关,而在南部地区却呈显著正相关。这说明青藏高原南北气候环境变化的差异性。