漓江流域末次冰期以来气候环境变化研究进展

为更好地认识漓江流域过去气候环境变化,更好服务于漓江流域未来气候环境预测、生态环境建设及资源环境可持续发展,本文对漓江流域末次冰期以来的气候环境研究现状进行了总结和综述。总结了年代学、现代过程研究、古气候环境重建和古人类演化方面的进展及存在的问题,并对下一步的研究方向进行了分析和探讨。希望能促进华南地区过去气候环境变化研究,并对经济社会可持续发展提供借鉴和参考,助力桂林可持续发展创新示范区建设。     

漓江流域末次冰期以来气候环境变化研究进展

为更好地认识漓江流域过去气候环境变化,更好服务于漓江流域未来气候环境预测、生态环境建设及资源环境可持续发展,本文对漓江流域末次冰期以来的气候环境研究现状进行了总结和综述。总结了年代学、现代过程研究、古气候环境重建和古人类演化方面的进展及存在的问题,并对下一步的研究方向进行了分析和探讨。希望能促进华南地区过去气候环境变化研究,并对经济社会可持续发展提供借鉴和参考,助力桂林可持续发展创新示范区建设。     

Heinrich事件和末次冰期气候的不稳定性

对北大西洋深海沉积物的研究表明：末次冰期北大西洋沉积物记录中有多次洋面温度降低、有孔虫含量减少、盐度降低和粗颗粒的碳酸盐碎屑快速堆积的现象，这些时间跨度上千年或几百年的气候快速波动被称为Heinrich事件^{［１－４］}，很难用古气候的米兰科维奇理论来解释。最近对末次冰期中国马兰黄土堆积的调查发现，在末次冰期之中东亚冬季风也有多次加强，它与北大西洋沉积物中的Heinrich事件对应很好，暗示着东亚季风的变迁更直接受控于北半球冰量的变化，而不是过去人们认为的东亚古季风气候变化与地球轨道变化引起太阳辐射变化直接相关。      

内蒙古伊盟盐海子Ya02孔氧碳同位素记录的第四纪末次冰期及全新世气候特征

从内蒙古伊盟盐海子Ya02孔氧碳同位素资料中可以看到,东亚季风气候在22000aBP时由第四纪末次冰期气候开始转入末次间冰期气候,东亚季风带第四纪末次冰期时的气候环境是湿冷的淡化期,而末次冰期的气候环境是热干的成盐期.其次,末次冰期以来,气候由湿冷变为热干,5400aBP时气候达到热干的大暖期的最热点,之后又逐级降至现代暖趋冷的气候特征,东亚季风气候带的末次间冰期开始界线在22000aBP左右,δ^18O资料告诉我们内蒙古高原第四纪末次冰期曾有过冰川或冰盖地貌景观,在22000aBP以后才消融进入第四纪末次间冰期.     

内蒙古伊盟盐海子YaO2孔氧碳同位素记录的第四纪末次冰期及全新世气候特征

从内蒙古伊盟盐海YaO2孔氧碳同位素资料中可以看到:东亚季风气候在22 000aBP时由第四纪末次冰期气候开始转入末次间冰期气候。东亚季风带第四纪末次冰期时的气候环境是湿冷的淡化期。而末次间冰期的气候环境是热干的成盐期。其次,末次冰期以来,气候由湿冷转变为热干,5400aBP时气候达到热干的大暖期的最热点。之后又逐级降至现代暖趋冷的气候特征。东亚季风气候带的末次间冰期开始界线在22 000aBP左右。δ18O资料告诉我们内蒙古高原第四纪末次冰期曾有过冰川或冰盖地貌景现,在22000aBP以后才消融进入第四纪末次间冰期。     

倒数第二次冰期气候不稳定性的黄土记录

自格陵兰冰芯的氧同位索曲线发表以来,有关“轨道”以下尺度(即千年级)气候变化历史的研究工作,在全球范围内已做了许多。这些工作较为一致地证明,尽管不同区域内短尺度气候变化的特点不一定相互一致,但冰期气候不稳定性现象还是普遍存在的。但是,迄今为止,有关这方面的研究工作主要集中在末次冰期,因此,气候不稳定性是否存在于第四纪的其它冰期尚不得而知。最近,我们对会宁李家源剖面黄土沉积的S2～L2段落做了详细的采样和粒度分析,样品间距为2cm,粒度分析结果如图l。会宁李家源剖面位于黄土高原西部,S2～S2的总厚度为45m。其中L2的厚度约17m,与L1的厚度大致相当。L2堆积期为倒数第二个冰期,从深海和其它地质     

中国热带雷州半岛北部地区末次冰期气候变化的特征与机制

本文通过对雷州半岛北部屋山和下录泥炭沉积剖面,以及泉水河湖相沉积剖面沉积物有机质δ13C分析,重建了我国热带北部地区48～10cal ka BP期间的气候变化历史。通过与3个剖面的烧失量(LOI)、有机质含量(OM)、腐殖化度(HD)、低频磁化率(χlf)、干密度(DD)等气候代用指标的对比分析:δ13 Corg低值指示气候较为暖湿,东亚夏季风较强;δ13 Corg高值则指示气候较为冷干,东亚夏季风较弱。研究表明我国热带北部地区在48～28cal ka BP之间气候较为暖湿。在22cal ka BP(或20cal ka BP)左右,研究区域气候发生急剧变化,其中最干冷的阶段出现在18～16cal ka BP,反映了东亚夏季风的衰弱,可能与末次盛冰期(LGM)的到来有一定关系。12cal ka BP之后该区域气候又逐渐转为暖湿。在48～10cal ka BP之间,3个剖面δ13 Corg值的若干正偏方向的扰动则表明C4植被或者偏正的C3植被的扩张,这些千年尺度的正偏扰动可能与Heinrich事件以及格陵兰冰芯和葫芦洞石笋所检测出来的千年尺度的冷干事件有关。研究还发现,3个研究剖面的δ13 Corg记录反映的我国热带北部气候变化与南半球巴西石笋记录的南美季风变化呈反位相关系,这表明我国热带地区末次冰期的气候变化主要与太阳辐射的变化,以及受太阳辐射驱动的热带辐合带(ITCZ)的迁移有关。ITCZ的迁移可能会引起哈德莱环流经向上分布的不对称,进而改变经向上的水汽传输,使得南北半球低纬度地区气候变化相反。南半球高纬度地区也可能通过"推拉"机制影响到雷州半岛北部地区的气候变化。     

河西走廊末次冰期砂楔的发现及其古气候意义

河西走廊砂楔主要形成在晚更新世冲洪积砾石层中，楔体内充填的风成砂^14C年龄证明其是末次冰期的产物，在末次冰期，洒西走廊年平均气温为－5－7度左右，较现在低13－15度，这一 估算数据与根据本区芒硝沉积层所推测的气温下降值是一致的，亦与最近有关北半球高，中纬度冰期降温幅度的研究相符合，当时，河西走廊西段年降水量可能达到100－200mm，比现在平均年降水量增加约100mm左右。     

冰芯记录中末次间冰期-冰期旋回气候突变事件的研究进展

冰芯记录中的气候变化是古气候研究中的重要组成部分. 极地、中低纬度和热带地区的冰芯记录表明, 在冰期间冰期旋回大尺度气候变化背景下, 全球经历了一系列数百年至千年时间尺度的快速气候突变事件, 诸如末次间冰期的干冷事件、末次冰期的DansgaardOeschger事件、 Heinrich事件和Younger Dryas事件等, 虽然这些穿插在冰阶中的暖湿气候事件、间冰阶中的干冷气候事件的成因、机制和影响范围还存在明显的不确定性. 主要介绍不同区域冰芯记录中末次间冰期冰期旋回这些气候突变事件发生的时间、过程和机制等的研究进展.     

末次冰期短尺度气候突变事件:西南地区石笋记录的证据

本文研究了广西和贵州 3个大型石笋的δ1 8O及δ1 3 C记录 ,末次冰期晚期所揭示的 10 2 ～ 10 3 a级的冷跃变事件 ,其时限为 11.4～ 12 .4kaB .P .,14.5kaB .P .,2 0kaB .P .,2 7kaB .P .,36～ 37kaB .P .及 41kaB .P .等。可与北欧和北大西洋的新仙女木及Heinrich型气候波动事件逐一对比 ,这些短周期的气候突变事件 ,时限上的各种记录可能有差异 ,也许是测试方法和测试对象的不同带来的误差 (包括测试误差 )。具有全球意义的一些气候突变事件 ,如果在发生的时间上都具有同时性 ,那么这种短期突变事件发生的动力机制问题 ,是否是目前人类尚未识别出来的天文因素的驱动 ,值得今后进一步研究。     

沉积环境对孢粉组合影响的探讨--以石羊河流域为例

西部干旱区小型内陆流域 (石羊河流域 )内三个地点孢粉分析显示不同地点全新世孢粉组合差异极大。三角域剖面孢粉组合完全以针叶树为主;洪水河剖面孢粉组合下部以旱生草本为主,上部以针叶树为主;终闾区表土孢粉组合中 90 %为旱生草本、灌木。其差异已远远超出气候环境变化所导致的差异。结合沉积相、沉积环境、孢粉在不同沉积环境中的传播、扩散特性的综合分析,笔者认为这种差异是沉积环境、搬运介质差异造成的。三角城剖面处于半封闭环境,接纳储存来自上游的所有沉积物的信息,孢粉组合反映的是流域上游祁连山上的植被状况。洪水河剖面下部冲积地层发育时,剖面处于开放环境,孢粉组合反映当地植被;上部湖相层发育时,剖面处于半封闭环境,孢粉组合的环境指示意义与三角城剖面一致。终闾区表土孢粉组合反映现代风媒环境终闾区植被状况。古环境重建不能仅从孢粉组合出发,必须结合沉积环境综合分析,否则,古环境重建的结果是不可靠的.     

石羊河流域水资源对气候变暖的响应及对生态环境的影响

近46年来石羊河流域的气温呈持续升高趋势,1994年显著变暖.与变暖前相比,年平均气温偏高1.0℃,线性增温速率快7倍.显著变暖后,流域年降水增加了15%(约15.8 mm),出山口径流却呈略减少趋势(约2.2亿m3),地下水位也在快速降低.出山口径流的略减少发生在上游山区年降水量减少的大背景下,人类活动是影响流域中游地表径流利用量和下游可利用量变化的主要原因.对植被的监测表明,以荒漠草甸和沙生植被为主的稀疏植被面积在快速减少,同时还存在植被类型的退化现象,植被覆盖面积和地下水位埋深两者呈显著负相关.受气候变化和人类活动的共同影响,石羊河流域的生态环境正在趋于恶化.     

Long-term Reconstructions and Simulations of the Hydrological Cycle in the Inland Rivers,Arid China: A Case Study of the Shiyang River Drainage Basin

Hydrological cycles of inland rivers are highlighted in paleoclimate studies of arid regions. A great number of studies have been published in this regard, but most of the studies have mainly used climate proxies to reconstruct the evolution of paleoclimate and paleoenvironment, and there have been little long-term simulation and reconstruction experiments. Concerning this issue, we systematically carried out the long-term reconstruction and simulation experiments of hydrological cycle based on paleoenvironment records of the Shiyang River drainage basin with a lot of methods such as paleoclimate simulations, the Holocene monsoon simulations, lake water and energy balance model and quantitative reconstruction of paleo-precipitation and paleo-runoff. The results showed that the simulation results had a good consistency with the reconstruction results, indicating that mid-Holocene was “climatic optimum” in the Holocene. This research provided a new perspective for reconstruction and simulation studies of climate change in arid areas.     

10ka BP来石羊河流域气候演变特征分析

根据石羊河流域及周边地区的大量研究结果分析,整理和建立了10 ka BP来石羊河流域气候演变序列,可以划分出主要的7个气候湿润期和6个干旱期.近50 a以来石羊河流域气候干旱化趋于显著,有4个主要特点:1971—2000年比1951—1980年平原绿洲地区年平均降水(气温)增加(正常);高山和沙漠边缘地区降水量减少(气温正常或偏高);大部分地方年平均蒸发量普遍减少10～131 mm;年平均沙尘暴、雷暴日数减少.     

松辽盆地G 12井晚白垩世青山口组沉积时期古湖泊学替代指标分析

总有机碳含量（TOC）、有机质碳稳定同位素（δ13C）、氢指数（HI）和有机质类型是进行古湖泊学研究的良好替代性指标,本研究以岩石热解分析数据和总有机碳测试数据为替代指标来综合反映松辽盆地青山口组二—三段晚期集水盆地的气候、湖泊生产力和湖泊底部水体环境等古湖泊学特征。指标显示：青山口组二—三段晚期集水盆地的古气候经历了温暖冷暖湿温暖而干燥干冷的演化过程;1933~1932m沉积时期,有机质以湖相为主,湖底为弱氧化环境,古湖泊初始生产力最高,其它阶段,有机质以陆源为主,虽然TOC含量高,但古湖泊初始生产力并不高;TOC值随深度减小而降低,δ13C值随深度变浅而偏正,而且δ13C值正向偏移量最大的时期晚于TOC值最高的时期;暖期时,TOC值较高,HI值较高,δ13C值偏负;冷期时,TOC值较低,HI值较低,δ13C值偏正。     

石羊河流域植被指数时空变化及荒漠化遥感监测

利用SPOT VGT NDVI数据对石羊河流域1999—2010年期间植被覆盖的时空变化进行了研究,并基于像元二分模型求算植被覆盖度,以植被覆盖度为指标对研究区荒漠化程度进行定量监测与评价。结果表明:12年来石羊河流域植被覆盖度整体呈增加的趋势,增加速率为0.003 2 a-1。植被改善的面积远大于植被退化的面积,植被改善区域的面积为11 130 km2,占研究区总面积的26.45%,主要分布在金昌、永昌、民勤、武威东部以及古浪的西北部地区;植被退化区域的面积为3 546 km2,占研究区总面积的8.43%,主要分布在天祝藏族自治县的东部和古浪南部的乌鞘岭地区。荒漠化土地面积整体呈下降的趋势,极重度荒漠化土地明显减少,转化为重度荒漠化;非荒漠化土地的增加主要以绿洲的扩张为主。     

沂沭泗流域汛期降水特征与临沂站洪峰流量的对比分析

对50年代以来沂沭泗流域汛期降水特征以及降水偏多可能对流域造成的影响进行了分析。结果表明,当流域汛期降水量偏多2成以上时,流域有较大可能出现大洪水或较大洪水。     

准噶尔盆地烃源岩与原油地球化学特征

准噶尔盆地是中国西部典型的多旋回叠合盆地,发育石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和古近系6套烃源岩,广泛分布于盆地不同地区。石炭系海陆交互相烃源岩分布于盆地大部分地区,泥岩有机质丰度中等,以Ⅱ型有机质为主,碳质泥岩和煤有机质丰度高、类型差。二叠系湖相烃源岩分布广、厚度大,有机质丰度高、类型好,干酪根碳同位素组成轻,是盆地中最主要的烃源岩。三叠系湖相烃源岩在盆地东部有机质丰度较高、以Ⅱ型有机质为主。侏罗系为煤系烃源岩,有机质丰度高,但以Ⅱ_2型和Ⅲ型有机质为主,干酪根碳同位素组成重。白垩系和古近系湖相烃源岩主要分布于盆地南部,有机质丰度中等,但以Ⅰ、Ⅱ型有机质为主。石炭系烃源岩目前主要处于高—过成熟阶段,二叠系、三叠系烃源岩主要处于成熟—高成熟阶段,侏罗系烃源岩在大部分地区未成熟—低成熟,只在南部与东部坳陷达到成熟—高成熟,白垩系和古近系烃源岩目前也只在南部坳陷处于低成熟—成熟演化阶段。准噶尔盆地目前发现了6大类典型原油,其地球化学特征存在很大差异。第一类原油碳同位素组成特别重(δ~(13)C-26‰);第二类原油碳同位素组成轻(δ~(13)C-29‰)、含有丰富的胡萝卜烷、类异戊二烯烷烃、三环萜烷和伽马蜡烷,甾烷以C_(28)、C_(29)为主,基本没有重排甾烷;第三类原油碳同位素轻(δ~(13)C-29‰)、重排甾烷、Ts、C_(29)Ts及C_(30)重排藿烷异常丰富;第四类原油碳同位素组成重(δ~(13)C-28‰~-26‰),Pr/Ph大于2.5,三环萜烷含量低且以C_(19)、C_(20)为主,藿烷系列丰富,伽马蜡烷极低,甾烷以C_(29)规则甾烷及重排甾烷为主;第五类原油碳同位素组成轻(δ~(13)C-29‰)、Pr/Ph1.0、伽马蜡烷丰富且有两个异构体、Ts、C_(29)Ts、C_(30)重排藿烷、C_(27)~C_(29)异胆甾烷及C_(30)甲基甾烷十分丰富;第六类原油主要为中低成熟油,碳同位素组成重(δ~(13)C-28‰~-26‰),C_(27)、C_(28)、C_(29)甾烷呈Ⅴ型分布,甲藻甾烷异常丰富。第二类原油广泛分布于盆地不同区域,其他类型原油均只分布于盆地局部地区。西北缘地区以第二类原油为主,可分为3个亚类;腹部地区以第二类原油为主,可分为4个亚类,还有少量第四类原油;东部地区有前4类典型原油,此外还有混合原油;南缘地区目前发现有第二、第四、第五及第六类4种典型原油,也有少量混合原油。     

基于遥感分析的近20 a来人类活动对石羊河流域地表径流的影响研究

用归一化植被指数(NDVI)数据提取的农业绿洲NDVI累积作为人类活动因素综合,结合石羊河流域主要河流出山口水文站和下游控制站蔡旗水文站1981年10月至2003年9月平均径流资料,分析近20 a来人类活动,主要是中下游人工绿洲农业活动对石羊河流域地表径流的影响.结果表明: 近20 a来在出山口径流变化不大的情况下,下游蔡旗水文站的来水量明显减少;中游人工绿洲NDVI累积与蔡旗水文站径流量呈明显负相关,而与上下游径流差呈正相关,这表明可用NDVI累积数据代表人类活动因素分析其对径流变化影响的研究.1992年以后中游人工绿洲NDVI累积与上下游径流差相关关系明显好于1992年以前的关系,由此可见1992年以后人类活动对径流的影响要强于1992年以前.中游人工绿洲NDVI累积与上下游径流差呈正相关表明,中游人类活动直接导致下游径流量的减少,而下游绿洲NDVI累积的变化与下游河流来水量没有直接的关系,这可能与下游绿洲的发展依靠地下水的过渡开采实现,这种方式的绿洲发展可能难以长期维持.农业绿洲NDVI累积趋势分析表明,中游农业绿洲有向外扩张趋势,而下游民勤农业绿洲有东退西进之势.     

海河流域平原区土壤碳密度分布特征和碳储量估算

基于2003年以来多目标区域地球化学调查积累的大量表、深层土壤有机碳、全碳分析数据,以土壤类型和土地利用类型为基本计算单元,本文重点对海河流域平原区土壤碳密度与碳储量分布规律进行了研究.结果表明:海河流域表、深层土壤全碳和有机碳密度空间分布规律基本一致,总体均表现为"北东呈带、区域连片","南部高于北部,山前高于平原,城市高于农田"的特征.从土壤类型上看,湿潮土的有机碳密度最高,为17.92 kg/m2,其次为石灰性褐土,达到15.49 kg/m2,草甸风沙土的有机碳密度最低,为7.9 kg/m2;有机碳密度最大者与最小者相差将近2倍.从土地利用类型来看,耕地的有机碳密度最高,这与近年来推广的秸秆还田和人工施肥有关.