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,...     

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。

     

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。     

中亚昭苏黄土剖面粒度记录的末次冰期以来气候变化历史

对处于西风区的中亚昭苏黄土进行了粒度分析,重建了末次冰期以来的气候环境变化历史。粒度分析表明,昭苏黄土粉砂粒级含量最高,平均含量接近78%,黏土粒级次之,砂粒含量最低,具有典型的风尘堆积特征。剖面粒径〉63μm含量变化能与格陵兰冰芯进行良好对比,记录了Heinrich事件和Younger Dryas冷事件及D-O旋回等...     

川西高原黄土记录的末次冰期气候变化

川西高原位于高原气候区和季风气候区的过渡位置,该地区的气候特征对于认识青藏高原对周边气候的影响具有重要意义。通过对漳腊黄土剖面的¹⁴C年代测试、地层对比,结合粒度-年龄模型建立了剖面的年代序列。测试了粒度、色度、磁化率和碳酸盐等指标,建立了剖面的气候演化序列。结果表明,剖面记录了104 ka以来的气候变化过程。漳腊黄土粒度在MIS（深海氧同位素阶段）3和MIS4阶段的中值粒径接近,分别为17.6 μm和17.7 μm,反映了期间有一次高原隆升。漳腊黄土粒度曲线记录了多个粒度变粗和变细事件,粒度在H（海因里希）2时明显粗于H1,表明受到了高纬气候系统的影响。另外还存在2个明显的粒度变细事件,分别发生在处于MIS3的28~31 ka和42~45 ka,是低纬气候系统影响的结果。漳腊黄土研究结果表明川西高原气候系统影响因素的复杂性。     

黄河流域史前经济形态对4kaB.P.气候事件的响应

史前文化的经济形态与自然环境密切相关,不同地区史前经济形态的差异反映了人类对环境的不同响应方式。通过对黄河流域4kaB.P.前后不同文化中农作物、动物以及人骨同位素等有关资料的综合分析,结果表明黄河上游、中游和下游地区史前经济形态对4kaB.P.气候变化的响应存在3种不同的模式:甘青地区从农业为主向农牧并重、畜牧成分显著增加的混合经济形式转变;山东地区从稻粟混作向以粟为主的农业经济转变;而中原地区则是以粟为主的农业持续稳定发展。究其原因,认为除了史前人类的文化传统和适应能力等因素之外,主要与气候变化的区域差异以及人类对气候变化的不同响应有关。     

末次盛冰期以来青藏高原东北部共和盆地气候与环境变化研究进展

青藏高原东北部共和盆地气候与环境变化文献分析认为:末次盛冰期(14 C年龄14ka BP或16cal ka BP之前)地层沉积主要为风成砂和黄土,冰缘地貌发育,气候寒冷干燥,植被可能为干旱荒漠或荒漠草原;末次冰消期(14 C年龄14ka BP或16 cal ka BP-Younger Dryas,缩写YD事件)地层发育古土壤,湖泊水位明显上升,并显著的捕捉到冷暖事件(Blling-Allerd,缩写B/A、YD)的信息,气候趋于温暖湿润,对应植被为荒漠草原;全新世8.5ka BP(14 C年龄)之前区域温度和湿度不同程度增加,湖泊水位较高,地层发育古土壤,植被为荒漠草原或干草原;8.5～7.0ka BP(14 C年龄)风成砂出现,古土壤发育中断,气候寒冷干燥,为全新世新冰期第一期;7.0～3.0ka BP(14 C年龄)古土壤显著发育,高水位湖面出现,水热组合达到全新世最佳,植被向干草原方向演化,但期间也存在千–百年尺度的冷事件(全新世新冰期第二期);3.0ka BP(14 C年龄)以来气候向温凉(寒冷)干燥方向发展.太阳辐射等外部因素变化并触发地球系统内部各个圈层之间相互作用是区域气候、环境变化的主要驱动力.同时,对研究现状进一步剖析,阐明其存在的问题,并提出气候、环境变化研究的发展方向.     

末次盛冰期以来西沙海槽天然气水合物储库变化及其对环境的影响

利用Milkov和Sassen的模型计算了目前及末次盛冰期时西沙海槽天然气水合物的稳定带(GHSZ) 厚度及资源量, 讨论了末次盛冰期以来海洋底水温度增加和海平面升高对西沙海槽天然气水合物储库变化的影响.计算结果表明, 底水温度增加使GHSZ厚度减薄, 资源量减少; 而海平面上升使GHSZ厚度增加, 资源量增加, 但底水温度变化对GHSZ厚度和资源量的影响比海平面变化的影响更大.西沙海槽末次盛冰期时GHSZ平均厚度约为299m, 天然气水合物资源量约为2.87×1010m3, 甲烷数量约为4.71×1012m3; 目前的GHSZ平均厚度约为287m, 天然气水合物资源量约为2.76×1010m3, 甲烷数量约为4.52×1012m3.由此可见, 自末次盛冰期以来西沙海槽的GHSZ平均厚度减薄了~12m, 大约1.1×109m3的天然气水合物分解释放了1.9×1011m3的甲烷, 这些甲烷可能对环境产生了重要影响.      

西菲律宾海末次冰期以来的浊流沉积及其古环境意义

菲律宾海西部吕宋岛岸外MD98－2188钻孔揭示末次冰期以来发生过数次浊流沉积事件。研究发现浊流沉积层具有密度高、颜色亮度大等物理特征,含有较多粗沉积组分和翼足类化石碎片,说明其来源于浅海沉积物。本文运用AMS 14C测年和浮游有孔虫氧同位素建立精细的年龄模式,发现浊流沉积层段主要与末次盛冰期、冰期Heinrich变冷事件以及氧同位素4期等低海平面时期相对应,推测与千年尺度北半球气候冷期相关的海平面快速上升可能是西菲律宾海浊流沉积的触发原因。这对于认识快速气候变化的环境后果和开展西菲律宾海晚第四纪地层划分对比都有重要意义。     

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。     

末次盛冰期以来印度尼西亚穿越流对东印度洋上部水体结构的影响

海洋上部水体垂向结构变化对于理解热带海区在全球气候变化中的作用有着重要意义。通过分析印度尼西亚穿越流(ITF)出口处东印度洋帝汶海区SO18480-3孔中的浮游有孔虫表层种Globigerinoides ruber和温跃层种Pulleniatina obliquiloculata壳体氧碳同位素,并借助12个AMS14C测年数据重建了末次盛冰期(LGM)以来该区温跃层深度和营养盐水平的演化序列。壳体氧同位素(δ18O)记录表明温跃层古海洋学特征的变化幅度要大于表层海水,其差值(Δδ18O(P-G))有效地反映了温跃层深度的变化,即冰消期和晚全新世温跃层较浅,LGM和早中全新世温跃层较深;并揭示出与全新世相比,LGM期间ITF总流量未显著减小,ITF对该区上部水体结构的影响受到了东西太平洋之间不对称性的调节。碳同位素(δ13C)记录则表明该区的古海洋学变化在不同程度上受到了南大洋的影响,并受本区上部水体垂向结构的控制,其差值(Δδ13(G-P))在一定程度上反映了该区上部水体营养盐水平的变化。     

南海巽他陆架末次冰期以来的孢粉记录初步研究

通过分析沉积速率较高、且有同位素准确测年的南海南部巽他陆架18323柱状样的孢粉记录,分析重建该地区31 ka BP以来的植被和气候变化历史。结果表明,末次冰期以前植被主要组成是热带低地雨林,到末次冰期温度降低,热带低地雨林含量减少,草本植物含量剧增,红树林几乎绝灭;再从末次冰期到融冰期气温升高,热带低地雨林回升,对海平面变化反应敏感的红树林含量稳定增加。研究认为末次冰期前到末次冰期气温降低,湿度下降,到融冰期气温波动性回升,海平面升高。     

南沙海区盛冰期的气候问题

南沙海区属于西太平洋暖池区,其盛冰期的表层水温变化涉及暖池在冰期旋回中的稳定性,因而具有全球性意义、本文根据十几个沉积柱状样的氧同位素与微体古生物分析结果,指出南沙海区盛冰期时夏季温度与全新世差别微小,而冬季水温强烈降低,使季节性温差高达６℃,明显超过同纬度的西太平洋开放水域。推测冰期时的冬季风强化,是造成这些变化的主要原因,同时也为热带海区冰期海面温度高、岛屿山地温度低的矛盾提出了一种新的可能解释。     

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。     

末次盛冰期黄土高原蜗牛化石记录的气候快速变化及其影响机制

本文通过对渭南黄土剖面末次盛冰期地层较高分辨率的蜗牛化石记录研究,发现这一时期特征蜗牛种类峰值的演替反映了古气候的演化过程和温、湿度的组合关系,气候变化显示出百年～千年尺度波动的特征,温度的变化明显地要早于湿度(降水)的变化1000～2000a,表现为变冷-冷湿-冷干-温干-温湿的气候过程,研究认为造成这一气候特点的原因是东亚冬、夏季风共同作用的结果。对喜温湿蜗牛种类的研究,揭示出东亚夏季风在这一时期至少能够持续地影响到黄土高原的东南部地区,这个时期冬季风强化的结果之一是影响了夏季风在这一地区滞留的时间,加大了季节性的差异。分析表明尽管夏季风在这一地区滞留的时间缩短,但维持了它固有的强度,提供了适量的水热条件供喜温湿蜗牛种类在这一寒冷阶段持续地生长和发育。     

南海南部末次冰期以来的孢粉记录及其气候意义

本文通过分析南海南部17964柱状样的孢粉记录,重建了该地区26000aB.P.以来的植被和气候变化历史。南海南部末次盛冰期时高山雨林的范围可能是现在的2～3倍,表明气温明显下降;从末次盛冰期到冰消期,巽他陆架一直为热带低地雨林及红树林占据,表明在此期间湿度没有明显变化,但存在着千年级的准周期波动。这种波动一直持续到全新世中期。本地区在2000aB.P.以来芒萁孢子大量增加,一些高山雨林的成分重新出现,可能与人类活动所导致的低地植被的破坏有关。     

末次盛冰期以来长江南通段古河谷的地层特征

通过对南通段古河谷典型钻孔及剖面沉积物颗粒、微体生物化石、14C测年等的分析,对末次盛冰期以来的沉积地层进行了划分。该段古河谷末次冰期以来的地层,基本上反映了河床相—河漫滩相—浅海相—三角洲相的冰后期海侵沉积旋回。现代河床的底部,浅海相淤泥质亚黏土层已被侵蚀掉,沉积的是现代河床相砂层。     

末次盛冰期以来中国北方干旱区演化及短尺度干旱事件

对中国北方干旱区329个古土壤和湖泊沉积物的14C年龄数据的时空分布及频数统计分析表明, 从末次盛冰期至冰消期, 我国整个干旱区受控于西风带;在全新世, 干旱区东部环境变化主要受控于东亚季风系统, 而其西部仍属西风控制区。全新世以来, 中国干旱区存在至少4次百年至千年级的干旱事件, 且干湿变化基本上与全球西风模式区的气候变化相反, 而与低纬非洲干旱区气候变化有很好的对应关系 。由于我国干旱区和非洲干旱区的干湿变化均受控于来自低纬热带海洋的夏季风的强弱, 因此　两区干旱事件的同时发生可能与低纬热带海洋的气候变化有关。同时, 本文利用14C年龄的时空分布和其它地质资料, 初步恢复了末次盛冰期和全新世最适宜期我国干旱区的沙漠分布状况。