青藏高原苟鲁错湖泊沉积记录的小冰期气候变化

文章对在青藏高原腹地可可西里地区的苟鲁错封闭湖盆中心部位获取深1m的湖底沉积岩芯进行137Cs,210Pb测年和高分辨率的碳酸盐含量、地球化学等方面的分析。结果表明:该湖泊沉积记录揭示出青藏高原腹地在近1000年时间尺度上气候变化的模式呈冷湿和温(暖)干组合为主。该岩芯覆盖了过去近1000年左右的时间尺度,其碳酸盐含量、元素地球化学的变化对中世纪暖期和小冰期的3次冷期和期间的多次暖期都有明显反映。从苟鲁错沉积记录来看,中世纪暖期的盛期处于公元1060～1140年;小冰期第1次冷期在公元1140～1340年,但在1250～1290年存在1次暖波动;第2次冷期在公元1510～1680年,但在1580～1590年和1610年左右存在暖波动;第3次冷期在公元1790～1900年;暖期主要在公元1340～1510年和1680～1790年间,但在公元1400年、1410年左右和1440～1480年间以及1710～1740年存在冷波动;20世纪暖期和全球记录相一致。该湖泊记录与古里雅冰芯记录和祁连山树轮记录以及我国东部气候历史记录都有较好的可对比性,只是在起迄年代上还存在一些差异有待深入研究。     

青藏高原地区过去2000年来的气候变化

依据冰芯、树轮、沉积物分析和冰川波动等各单点古气候代用资料,以及重建的综合温度变化曲线,分析了近 2000年青藏高原温度变化的整体性和区域性特征。全青藏高原综合温度曲线显示中世纪暖期（1150-1400年）、小冰期（1400-1900年）以及公元 3～5世纪冷期的存在。青藏高原温度变化具有明显的区域性特征。在 9～11世纪,青藏高原东北部以温暖为特征,而青藏高原南部和西部表现为寒冷。青藏高原南部和西部分别于1150-1400年（此时段在高原东北部表现为弱暖期）和1250-1500年经历了气候变暖。与中国东部文献记录的最新综合研究结果比较,高原东北部与中国东部的温度变化最为一致。而且,许多重大气候事件,如1100-1150年、1500-1550年、1650-1700年和1800-1850年的冷事件在高原和中国东部同时出现,而后 3次冷期与小冰期期间中国西部发生的冰川前进相匹配。     

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.     

北极巴罗地区13世纪以来花粉记录的气候变迁及其与青藏高原的比较

北极阿拉斯加巴罗(Barrow)地区(70°21′N,156°40′W)位于北极滨海平原最北端,根据湖泊钻孔花粉记录,210Pb和137Se测定以及多项环境代用指标测试(有机质含量、总C和总N含量、CaCo3),并结合当地现代冻原植被、表层花粉谱、当地70a的气象记录以及有关的冰芯、树龄等资料的综合对比研究,分析了13世纪以来巴罗地区气候和环境变化历史.大约在13世纪以前,巴罗地区植被稀少,气候寒冷,其后冻原植被发育良好,并经历几次演变.结合沉积地球化学元素测试结果和其他环境代用资料研究表明,小冰期以来Barrow地区曾发生3次暖期(公元1540—1600年,1660—1730年和1880—1992)和3次冷期(公元1440—1520年,1610—1650年和1750—1850年).这些冷暖事件与青藏高原冰芯记录对比发现,虽然在高频变化上,不同地区存在着差异,但重大冷暖事件都曾出现.其中3次暖期与青藏高原古里雅冰芯和敦德冰帽中代表温度变化的δ¹⁸O值指示的暖期基本一致,证实巴罗湖芯记录的环境变化序列是可靠的.同时,古里雅和敦德冰芯记录中反映传统小冰期中的15,17,和19世纪的3次冷期,在巴罗湖芯记录中都有显示.     

3500年来祁连山中段天鹅湖岩芯记录的沉积环境变化

湖泊沉积,特别是内陆高山封闭湖泊沉积是古气候研究的重要载体,可以高分辨率、敏感地记录连续的古气候环境变化。选取祁连山中段天鹅湖沉积岩芯TEB孔的10个陆生植物残体进行AMS 14C测年并建立年代框架,结合对总有机碳（TOC）含量、矿物成分及元素相对含量等指标的分析结果,重建了天鹅湖3 500年来的沉积环境变化特征。初步研究结果表明:碳酸盐含量变化主要受控于地下水补给量的变化,进而反映区域降水量,1 534 BC~1 300 AD期间,天鹅湖区降水呈减少的趋势,尤其是中世纪暖期（720~1 300 AD）,是3 500年来最干旱的时期;小冰期开始于1 300 AD,共出现三次降水较多的时期,1 600~1 730 AD为小冰期最盛期。受西风环流影响,天鹅湖沉积记录了该区域中世纪暖期相对暖干,而小冰期较为冷湿的变化特征。同时,该湖记录的小冰期气候相比于中世纪暖期更不稳定。     

THE RELATIONSHIP BETWEEN ENVIRONMENTAL CHANGES AND HUMAN ACTIVITIES DURING THE MEDIEVAL WARM PERIOD AND THE LITTLE ICE AGE IN OTINDAG SANDLAND BY OSL DATING

为了深入了解中世纪暖期和小冰期浑善达克沙地环境变迁与人类活动的关系,对沙地5个具有代表性的风成砂——砂质土剖面序列进行了光释光测年研究.结合粒度、磁化率、烧失量等气候替代性指标及地层中的文化遗存分析,得到了浑善达克沙地近2ka来的环境变迁记录:距今1.45～1.10ka和0.83 ～0.58ka,浑善达克沙地发育砂质土层,气候温暖湿润,与中国唐朝暖期和元朝暖期相对应,欧洲此时经历了中世纪暖期,该地自然环境条件比较优越,旱作农业文化发展.距今1.10～0.83ka和0.58 ～0.20ka,浑善达克沙地发育浅黄色砂层,气候干旱寒冷,沙丘活化,分别与我国宋辽和清朝冷期相对应,其中宋辽冷期是中世纪暖期的气候波动,清朝冷期则对应千欧洲小冰期,游牧文化发展.浑善达克沙地地层序列、气候替代性指标及其所保存的人类文化遗存揭示了自然环境与人类活动的相互关系.2ka以来,气候经历了暖湿与冷干的交替变化,自然环境变化影响了人类生产生活方式.沙地气候事件可能对我国相应时期朝代的兴亡产生过重大影响.     

青藏高原末次冰消期气候演化特点及其与格陵兰、欧洲的异同

根据生物、湖泊及冰川地层记录,分析了青藏高原末次冰消期的气候演化特点,并将其与格陵兰、欧洲气候演化序列进行了对比分析.结果表明,末次冰消期的气候演化大致可分为两个阶段:前一阶段为暖期,但波动频繁;格陵兰、欧洲在经历了H1事件后,迅速转暖,Bolling期比Allerod期气候更为适宜;而青藏高原渐趋回暖,夏季风降水逐渐增加,存在由冰融水与降水增加所形成的高湖面,气候温湿,进入一次湖泊扩涨期;大部分记录指示Allerod期比Bolling期气候更为适宜.后一阶段为冷期,格陵兰、欧洲气候恶化并显示出有回返冰期的气候特点;青藏高原气候严酷、荒漠扩展、冰流推进、湖面下降.气候演化的这种异同性表明:格陵兰、欧洲与青藏高原气候系统彼此存在联系,特别是在冷期;而在暖期,气候演化表现出各自的特点.气候演化格局所呈现的可比性,可能是通过冷期的一致而体现的.     

太白山最近1000年的孢粉记录与古气候重建尝试

秦岭太白山佛爷池最近1000年的孢粉记录及据此所重建古气候参数的时间序列,揭示了历史时期小冰期和中世纪温暖期的气候特征。小冰期的起止时间为1420-1920aAD。其1月与7月平均温度反映本区夏季风与冬季风的变化有很大的不一致性。小冰期开始时,冬季风突然增强,夏季风显示不稳定波动,并相对变弱,而降水一度增多。小冰期的结束是以冬季风逐渐减弱为先导,而夏季风呈突然增强势态,降水偏少。在中世纪温暖期中,1200-1340aAD发生快速气候波动,出现暖夏、冷冬等特征气候,成为历史上少见的灾害性气候时段。      

青海湖近千年来气候环境变化的湖泊沉积记录

本文根据青海湖沉积岩芯（QH00A）碳酸盐含量、TOC和Rb/Sr等环境指标的综合分析，探讨了该地区近千年来的气候变化过程和化学风化史。结果表明：青海湖地区近千年来经历了5次冷湿期和5次暖干期，气候组合类型为冷湿与暖干交替。中世纪暖期、小冰期以及20世纪以来的升温在该沉积岩芯中得到良好的记录。沉积岩芯Rb/Sr较好地记录了湖泊流域化学风化的历史，并揭示流域化学风化的主要控制因素为气温变化。     

中国小冰期的气候

在建立了近百年中国10个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯δ18O及树木年轮,重建了各区近400～1000年的10年平均气温序列。分析表明,近千年来中国可能有5次冷期分别出现于1100’s～1150’s,1300’s～1390’s,1450’s～1510’s,1560’s～1690’s及1790’S～1890’S。第4次冷期主要在中国大陆中部最明显,而第5次冷期在中国南部较强。新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异。如果把最后两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其30年平均气温可能比20世纪中期中国最暖的30年（1920’S～1940’S）低0．6～0．11℃。     

流域生物、化学风化对小冰期气候变化的响应

岱海近500年沉积物的孢粉，介形类和地球化学记录表现了流域生物，化学风化对全球性小冰期气候波动明显而快速的响应，孢粉量的下降，化学风化强度的减弱（高Rb/Sr比值）以及意外湖花介（Limnocythere inopinata)的繁盛反映了小冰期最盛期岱海地区以干旱为特征的气候环境及其造成的高矿化度湖水，其中，介形类丰度及种类对环境变化的反应最迅速，植被生长的调节则要缓慢一些，内陆湖泊流域植被的衰弱与干旱环境下化学风化强度的减弱以及风尘作用的加强是相辅相成的。     

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。     

乌鲁木齐东道海子剖面的孢粉分析及其反映的环境变化

根据乌鲁木齐河尾闾湖泊东道海子剖面的高精度孢粉分析,结合磁化率、烧失量和粒度分析资料,以剖面中含泥炭灰黑色粘土质粉砂层做的8个¹⁴C测年数据为基础,讨论了天山北麓古尔班通古特沙漠南部边缘的环境演变。研究认为:4500aB.P.以来该区域的植被是以荒漠为主的,但是1170B.C.以来,气候出现6次较大波动,1170～460B.C.,250～640A.D.和680～1645A.D.时段,气候相对冷湿,出现过荒漠草原,在这3个时段植物种类较多,覆盖度高,也是东道海子的高湖面时期,与气候的冷期对应;相反,在460B.C.～250A.D.,640～680A.D.和1645A.D.以来时段,属荒漠阶段,湖泊的水位相对下降,属中湖面期,与气候的暖期对应     

末次冰消期晚期青藏高原东北部气候变化

我国最大的内陆封闭湖泊青海湖的沉积岩芯为研究末次冰期/全新世过渡期间青藏高原东北部的环境变化和季风降水演变提供了连续高分辨率环境档案。对两孔岩芯的多学科研究结果表明:大约14000～11600aB.P.期间气候干冷,湖泊的自生碳酸盐和有机质生产率远低于全新世;季节性入湖径流量在11600aB.P.突然增大;从10700aB.P.起,夏季蒸发量突然增大,干旱化作用导致碳酸盐滩湖环境;区域降水量在10000aB.P.的增大结束了滩湖环境,标志了早全新世温暖较湿气候的开始。全新世早期的青海湖水深比现在要浅20m左右,表明那时的有效湿度显然比现在要低很多。14000～10000aB.P.期间青海湖水深不超过6m,说明在末次冰消期的这一时段中,青藏高原东北部没有形成大规模冰融水。在10700～10000aB.P.期间突发的干旱事件与西欧的新仙女木事件(YoungerDryas)年代相当,但没有气候变冷的证据。青藏高原东北部末次冰消期的气候变化表现了明显的阶段性特征和有效湿度的突然改变。区域季风降水量和夏季温度的变化决定了该过渡期的这种变化格局     

16ka以来青海湖湖相自生碳酸盐沉积记录的古气候

研究了青海湖沉积物碳酸盐的组成、来源及其同湖水物理化学性质的关系,建立了文石饱和指数同温度和湖水Mg/Ca比值（可指示盐度）的关系,利用碳酸盐的组成探讨了青海湖16ka B.P.以来的古气候环境演化过程。结果表明,青海湖沉积碳酸盐大都是自生的,16ka B.P.以来沉积碳酸盐以文石为主。文石的高含量时段同暖湿气候相对应,低含量则同冷干气候相对应。15.2ka B.P.为末次冰期盛冰阶进入晚冰期的界限,晚冰期气候的冷暖波动频繁,幅度较小,13.4-13ka B.P.,11.6-12ka B.P.和11-10.4ka B.P.之间的冷颤动分别相当于老仙女木、中仙女木和新仙女木事件,12－13ka B.P.和11.6-11ka B.P.之间的暖期则分别对应于博令和阿勒罗得暖期。全新世初期（10.4-10ka B.P.)白云石含量的突然增高和文石的消失,可能同淡水快速补给前期盐度较高的湖水有关,反映了全新世开始时气温和降水的增加具有突变性的特点。全新世大暖期的鼎盛期,即6.7ka B.P.左右时湖水的盐度较低。6.7-4ka B.P.为气候转型过程中的冷暖和干湿的快速波动期。4ka B.P.以后碳酸盐含量急剧降低,气候逐步向冷干化方向发展。     

试论利用青海湖介形虫体长定量恢复湖水古盐度的可靠性

以青海湖东南部湖盆钻取的长475 cm沉积岩芯（QH 2005）为材料,基于6个层位14C年代（4个总有机碳（BOC）样品年代和2个木质素样品年代）建立了晚冰期以来QH 2005钻孔的“深度-年代”模型,并对BOC样品14C年代的硬水效应（732~2475年）进行了校正。挑选沉积物中成年介形虫（Limnocythere inopinata或Eucypris inflata）壳体,对其测定了δ18O值;同时测定了L. inopinata壳体体长,在此基础上利用经验公式定量恢复了青海湖湖水古盐度;此外还对QH 2005钻孔沉积物进行了红度指标的测定。结果表明:QH 2005孔沉积物红度和介形虫壳体δ18O指标所揭示的晚冰期以来气候演化模式与前人研究结果基本一致,而L. inopinata壳体体长定量重建的湖水古盐度只在较长时间尺度上（对应较大的湖水盐度变化）与气候演化模式较为一致,但在千/百年尺度上并不能很好指示气候突变事件,可见青海湖湖水盐度是L. inopinata壳体体长变化的一个重要影响因素,但并非唯一的决定性因素。     

摇蚊亚化石记录的苏干湖近千年来盐度变化研究

利用摇蚊亚化石重建湖泊古盐度进而分析区域干湿变化已成为国际上古气候重建研究的热点之一。本文利用苏干湖SG03I孔的摇蚊亚化石组合变化分析了湖泊水体近千年来的盐度波动过程,沉积序列可划分为3个摇蚊组合带,通过高咸水属种Orthocladius/Cricotopus和Psectrocladius barbimanus,以及低咸水属种Psectrocladius sordidellus和Procladius的相对丰度变化实现盐度重建。结果表明,990～1450A.D.期间高咸水种处于绝对优势,湖泊盐度较高;1450～1850A.D.期间低咸水种显著增加,指示了小冰期期间较高的入湖水量与蒸发量之比;1850～2002A.D.期间低咸水种丰度回落,湖泊水体盐度逐渐增加至现代水平。SG03I孔岩芯摇蚊指标与其他代用指标的结果有很好的对应关系,摇蚊亚化石组合变化揭示的苏干湖区小冰期相对湿润的气候状况在干旱区其他记录中也有反映,证实了摇蚊亚化石分析在西北干旱区古环境研究中的有效性。     

西藏纳木错末次间冰期以来的气候变迁与湖面变化

在西藏纳木错沿岸,发育了6级湖岸阶地及拔湖48～139.2m的高位湖相沉积.根据湖相沉积的U系法测年和孢粉分析结果,本文探讨了纳木错及邻区末次间冰期(MIS5)以来的古植被、古气候与湖面变化.研究表明,纳木错与邻区的湖面变化可以划分为116～37kaB.P.间的古大湖--"羌塘东湖"期、37～30kaB.P.间的"古纳木错"外流湖-残余古大湖期和30kaB.P.以来的纳木错-藏北湖群期等3大阶段.在MIS5的古大湖阶段,包括纳木错、色林错等藏北高原东南部的众多大、中型湖泊,是互相连通的一个大湖,其范围可能超过了现代的藏北内、外流(怒江)水系的分水岭.在MIS5e末的最高湖面时期,湖面面积可达78800km²,它或许还与藏北高原西南部和中南部的其他古大湖相连,成为面积巨大的网格状深水大湖--"羌塘湖".通过纳木错湖面变化曲线与西昆仑古里雅、格陵兰、南极等冰芯和深海岩芯的氧同位素变化曲线的对比可以发现,全球MIS5的气温要高于末次冰期间冰阶(MIS3),此时藏北高原为气候温和轻爽与湖面最高的大湖期;在末次冰期的两个冰阶(MIS4和MIS2)中,湖面明显下降,邻近的念青唐古拉山发育了小型山谷冰川;而在间冰阶MIS3中,其气候波动的幅度,要比世界其他地区更加明显,湖面波动也较大,特别是36～35kaB.P.间,气温和湿度都较今略高或较高,但不及MIS1中的全新世气候最宜时期的暖湿程度.总之,MIS5和MIS3是亚洲夏季风强烈时期,但前者的强烈程度应大于后者.     

西藏纳木错过去200年来的环境变化*

文章通过纳木错浅钻沉积硅藻研究,结合青藏高原湖泊现代硅藻-电导率转换函数,对过去200年来的湖水盐度(电导率)变化进行了定量重建。纳木错在小冰期冷期为淡水环境;小冰期结束后,湖水盐度开始增加;至20世纪60年代中期以来,盐度增加幅度更加明显。过去100年来湖水盐度的增加与钻孔粒度变化所揭示的入湖径流量的增多,反映了增温背景下湖泊水文的响应特点。温度的上升,一方面引起了流域冰雪融水补给量的增加,但另一方面,湖泊水量平衡明显偏负,说明小冰期结束以来,尤其是最近40年,冰融水的增加并不足以弥补湖泊水量的负平衡。由此提出蒸发量在湖泊水量平衡中起重要作用,温度是影响湖泊水文变化的关键因子。区域湖泊综合对比结果进一步表明,不同湖泊盐度和水文变化趋势一致,反映了封闭湖泊对区域气候变化的共同响应特点。