末次盛冰期和全新世大暖期浑善达克沙地边界的变化

本文在浑善达克沙地选取34个代表性沙丘-砂黄土剖面,利用光释光测年技术确定地层年龄,在野外考察、风沙动力学分析以及气候替代性指标测试的基础上,结合前人的研究,确定了浑善达克沙地在末次盛冰期和全新世大暖期的范围: 在末次盛冰期时,流沙南界到达镶黄旗-正镶白旗-正蓝旗-多伦一线,较现代沙地南界偏南约40km,沙地面积扩张约1.39×104km2,扩张了37% ; 在9~5ka时段的全新世大暖期,沙地普遍发育灰黑色砂质古土壤,植被覆盖良好,沙丘固定,流沙南界向北退缩约200km。末次盛冰期和全新世大暖期浑善达克沙地空间格局的变迁受控于东亚季风强度和有效湿度共同影响。     

青藏高原末次盛冰期和全新世大暖期多年冻土边界变化的探讨

位于中低纬的青藏高原多年冻土是第四纪高原隆升和冰期气候叠加的产物, 与高纬多年冻土相比, 具有厚度薄和不稳定的特点, 对全球变化反应敏感。因此, 评价冰期-间冰期多年冻土扩张-收缩过程和其范围重建, 是研究高原环境变化的重要工作。本文依据青藏高原及周边地区温度数据和《中国冰川冻土沙漠图》, 对青藏高原现代大片多年冻土、岛状多年冻土和高山多年冻土分布进行恢复。依据来自冰川、冰缘和湖泊等证据, 采用末次盛冰期气温较现代低7℃, 全新世大暖期气温较现代高4℃, 进行末次盛冰期和全新世大暖期多年冻土分布重建。重建结果表明: 末次盛冰期多年冻土扩张明显, 面积约为现代冻土面积的195%; 末次盛冰期大片多年冻土几乎覆盖整个高原, 岛状多年冻土向东扩张明显, 向西范围逐渐收缩变窄, 高山多年冻土在喜马拉雅山、祁连山和横断山脉等地区扩张明显。全新世大暖期多年冻土明显收缩, 面积是现代多年冻土的73%; 大片多年冻土收缩幅度较小, 岛状多年冻土在高原东南部收缩明显, 高山多年冻土在喜马拉雅山脉、祁连山脉、横断山脉等高海拔山地发育。     

末次盛冰期和全新世大暖期中国北方沙地气候定量重建初探

中国北方典型沙地处于东亚季风边缘区半干旱气候带,对气候变化响应敏感.本文对已有的该区域古气候记录文献资料进行整理分析和评估,对末次盛冰期与全新世大暖期两个特征时间段的古温度与古降雨量空间格局进行定量化重建,获得了其分布特征.结果表明,在末次盛冰期(约26 ～ 16ka)温度降低了5～11℃,变率为60％～200％,降温极值在黄土高原南缘;降雨量减少180 ～ 350mm,变率为50％左右,东北地区降雨量变化不大.在全新世大暖期(约9 ～ 5ka),温度升高了1.0 ～3.5℃,变率为20％～130％;降雨量增加了30 ～ 400mm,变率为10％ ～120％,其中存在一些需剔除的奇异点,从东部沿海向西北内陆降雨量增幅有加大趋势.上述结果为进一步探讨中国北方干旱-半干旱区古气候变化机理、检验东亚季风区古气候数值模拟结果等提供了定量化数据.     

末次盛冰期和全新世大暖期中国季风区 西北缘沙漠空间格局重建初探

通过实际考察和总结分析位于中国季风区西北缘的腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠以及共和沙地的地层年代资料,初步确定这些沙漠/沙地在末次盛冰期和全新世大暖期的空间范围。结果发现,在末次盛冰期腾格里沙漠扩张到了香山北麓和祁连山北麓,东至贺兰山前,向西覆盖了整个民勤盆地,面积至少扩大了28.8% ; 巴丹吉林沙漠南到北大山,东至雅布赖山,北部覆盖了整个额济纳盆地,面积扩大了39.0% ; 共和盆地沙地流沙面积至少扩大了19.8%。在全新世大暖期,腾格里沙漠南部边界向北退缩了20km左右,共和盆地沙地流沙大范围固定成壤。     

末次盛冰期和全新世大暖期毛乌素沙地的空间变化

沙漠/沙地边缘和内部的古风成沙层、砂质古土壤是重建晚第四纪以来地表变化的直接地质证据.位于我国北方半干旱区的毛乌素沙地,其地表过程对气候变化响应敏感.在对毛乌素沙地进行野外拉网式调查以及前人研究的基础上,我们在沙地南部和东部的沙漠-黄土过渡带发现了大量的埋藏古风成沙丘沉积,指示了干冷期沙漠扩张的最南、东界限;沙地内部广泛发育的砂质古土壤则表明在气候相对暖湿期地表植被生长,土壤发育,沙丘基本被固定.对14个典型风成沙/黄土/古土壤沉积剖面进行了光释光年代学样品的采集和测试,结合空间分析和他人研究结果,发现在末次盛冰期(约26 ～ 16ka),毛乌素沙地的流动沙丘向南、东扩张,扩张距离现代边界约30～ 50km,面积扩大至少约10000km2,占现代沙地面积的25％;在全新世大暖期(约9～5ka),毛乌素沙地大部分被固定,发育了较厚的砂质古土壤.研究结果揭示了毛乌素沙地的地表过程对末次盛冰期和全新世大暖期气候变化的直接响应.     

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。     

中全新世和末次盛冰期北大西洋涛动变化及其与亚洲降水的联系:基于MPI-ESM模拟试验

本文利用古气候模式比较计划第三阶段(PMIP3)中MPI-ESM模式模拟输出, 采用主分量分析、回归分析、多窗谱分析等方法, 探讨了中全新世(MH)和末次盛冰期(LGM)北大西洋涛动(NAO)变化及其与亚洲降水的关系。结果表明:MH冬季NAO较现代有轻微增大, 南部高压中心东移; 而LGM冬季NAO明显减弱, 南北气压活动中心转为西南-东北走向。MH冬季强NAO信号可通过海洋记忆效应持续至夏季, 并以准静止Rossby波形式传至东亚地区, 导致乌拉尔山和鄂霍次克海阻高增强、贝加尔湖低压加深, 这种倒"Ω"流场增强有利于冷空气南下, 并通过热成风原理使得副热带西风急流增强, 急流南侧产生上升异常, 有利于该区降水产生; 而LGM时NAO减弱引起夏季倒"Ω"流场减弱, 冷空气南下弱于现代, 使得副热带西风急流减弱, 其南侧产生下沉异常, 最终抑制降水。因此, MH和LGM两阶段的NAO引起大气环流的变化可能对亚洲夏季降水产生影响。     

西藏纳木错末次盛冰期以来的古植被、古气候和湖面变化

西藏纳木错湖相沉积的U系、14C年龄和孢粉分析结果表明,纳木错沿岸的拔湖约1.5～8.3m和8.3～15.6m的T1和T2分别形成于末次盛冰期以来约(11.81±0.10)～(4.22±0.09)kaB.P.期间和(28.2±2.8)kaB.P.左右。该套湖相层的孢粉组合、地层和湖岸堤的分布表明,在末次盛冰期期间,纳木错湖面主要波动于拔湖12～20m之间,但湖面最低可达拔湖约8m。区域植被主要为以蒿和莎草科为主、含松和桦的草原。在约11.8～4.2kaB.P.期间,湖面波动于拔湖2～9m之间,区域气候整体较为暖湿。其中全新世大暖期出现在约8.4～4.2kaB.P.期间,气候温暖湿润,区域出现针叶林或针阔叶混交林,气温可能比现今高约5℃,降水量可能比现今多100～200mm,湖面扩张并升高,最高可达拔湖约10m。     

爪哇海末次冰盛期以来的季风与穿越流活动记录

文章通过SHI9034岩芯氧同位素曲线、AMS14C测年、浮游有孔虫组合及其所反映的温盐变化特点,并与爪哇海北部的SHI9006岩芯对比研究,获得如下认识:末次冰期21～15kaB.P.阶段,爪哇海区东南季风强而西北季风微弱,气候冷干,混合层薄,生物生产力高;15～10kaB.P.和10～7kaB.P.阶段由于海平面迅速上升,望加锡海峡和龙目海峡通道变宽,出现较强的表层穿越流活动;早全新世东南与西北季风都有增强,说明当时研究区气候有着更强的季节性;7～3kaB.P.阶段,爪哇海北部的穿越流主要在温跃层水中传输,到达爪哇上升流区时,上升至表层,使得混合层增厚,同时也抑制了上升流活动;约3kaB.P.以来,研究区穿越流活动表现与现代相近的性质,主要在温跃层水中传输。     

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。     

光释光测年揭示的科尔沁沙地末次晚冰期-全新世沙漠空间格局变化

对中国东北地区科尔沁沙地13个风成沙剖面和3个黄土剖面进行了研究,测试分析了黑色砂质土壤和下伏古风成沙的OSL年龄及粒度、磁化率、色度数据;OSL测年获得的古风成沙数据位于末次冰期晚期-全新世期间(13 ～1Oka),小于26.5 ～19.Oka的末次冰盛期时段.末次冰盛期干冷气候背景下沙丘持续不断的活化翻动,风成沙在进入全新世气候转暖后才被固定,沙地内全新世黑色砂质土壤下伏的疏松流沙为末次冰盛期产物,其分布范围可代表末次冰盛期流动沙丘的分布范围.现今科尔沁沙地面积约为42000km2,活动沙丘面积约占10％.在末次冰盛期不仅原固定沙丘活化,沙质平原与部分甸子也被流沙覆盖,面积约85000km2,活动沙丘或流沙面积相对目前扩大了约20倍.末次冰盛期沙地活化扩张的控制因素主要有两方面:一方面冰期气候干旱寒冷,降水减少,地表植被覆盖下降,地表松散沉积物遭受风力剥蚀而活化成流沙;另一方面科尔沁沙地内部水系发育,河流流经途中会沉积大量松散物质.在冰期干冷环境下,河流水位下降,河流沙暴露并遭受风蚀改造,为流沙扩张提供物源,沙漠沿西拉木伦河流域扩展.     

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。     

末次盛冰期以来泸沽湖沉积记录的正构烷烃分布特征和单体碳同位素组成及其古植被意义

泸沽湖是云贵高原上典型西南季风区的一半封闭湖泊, 本文通过研究水深69.3m处长度为18.3m岩芯中15个样品的陆源高等植物正构烷烃分布特征及碳同位素组成, 揭示了湖区木本/草本植被和C3/C4植被的变化历史, 并试图探讨C3/C4植被变化的可能影响机制。在末次盛冰期至全新世早期, 正构烷烃含量及(C27+C29)/2C31比值逐渐增加, 正构烷烃(碳数>C25)的平均碳链长度(ACL)值逐渐减少, 指示木本植物比例相比草本植物较多且呈逐渐增加态势, 表明气候逐渐向暖湿方向发展; 而同一时期, 陆源高等植物正构烷烃(C27、C29和C31)δ 13 C值均逐渐偏正, 无法用气候变化来解释, 应该反映了C3/C4植被变化, 由此, 通过二元模式计算得出的C4植物比例从19.6 % 逐渐增加至31.9 %, 上述结果表明该时期温度升高对C4植物增多起了主要作用。到全新世中期, 正构烷烃分布特征表明木本植物比例依然较高, 表明此时气候温暖湿润, 而δ 13 C值则呈偏负的趋势, 我们认为这是降雨增加和C4植物减少协同导致的。在全新世晚期, 正构烷烃分布特征指出草本植物比例相对增加, 而该时期的δ 13 C值则稍微偏正, 这可能是因为气候变干所导致的。陆源高等植物正构烷烃分布特征所揭示的植被变化可以与研究区域孢粉记录进行较好对比。研究进一步明确了温度是C4植物出现的主控因素, 而在温度满足要求时降雨的增多会降低C4对C3植物的竞争优势。