南海北部ODP1146站粒度揭示的近20 Ma以来东亚季风演化

运用粒级-标准偏差和粒度端元模拟算法两种方法, 对南海北部ODP1146站陆源沉积物粒度数据进行了分析和对比, 探讨了东亚季风近20 Ma以来的演化历史. 选用粒级-标准偏差法提取出的两个敏感粒度组分含量的比值即10~19 μm/1.3~2.4 μm用来指示东亚冬季风相对夏季风强度的变化. 粒度端元模拟法得出的粗端元组分EM1(风尘)堆积速率用来指示东亚冬季风强度及相应的风尘源区——亚洲内陆干旱地区的干旱程度的变化, 而EM1/(EM2+EM3)比值可以指示冬季风相对夏季风强度的变化. 组合指标变化显示出东亚冬季风强度和冬季风相对夏季风的强度在8 Ma BP左右显著加强, 而3 Ma BP左右冬夏季风可能同时增强, 结果可以与黄土、北太平洋风尘沉积、南海微体古生物记录等很好对比. 青藏高原的阶段性隆升可能促进了东亚季风的这两次加强.     

青海湖全新世硬水效应随时间变化性及其对沉积物~(14)C年龄的校正

通过研究青海湖全新世硬水效应变化与大气~(14)C浓度(X_(atm))之间的关系,确定了湖水溶解无机碳(DIC)与大气~(14)C浓度之比值(X_(DIC)/X_(atm))约为0.790.利用已知X_(atm)随时间变化曲线重建了青海湖全新世的硬水效应,并对沉积物年龄作了相应校正.结果表明,青海湖全新世沉积物(有机质)~(14)C年龄偏老主要缘于湖泊硬水效应,从全新世早期的1000a左右升高到核爆近前的2300a左右,核爆效应之后2005AD又降至1500a左右,其变化至少在很大程度上受控于X_(atm)的波动(对应于以上3个时期,根据X_(atm)所恢复的硬水效应分别为1100a、2150a、1313a).在此基础上,利用硬水效应校正表对青海湖全新世沉积物~(14)C年龄进行了分阶段校正,基于此校正年龄的红度曲线较好地响应了9000-8000cal aBP、6000-5000cal aBP、4200-3800cal aBP、3500-2500cal aBP、1200-1000cal aBP和600-150cal aBP等全球性冷事件.     

新疆博斯腾湖记录的亚洲内陆干旱区小冰期湿润气候研究

利用中国内陆干旱区最大淡水湖泊博斯腾湖中心的钻孔岩芯, 在¹³⁷Cs, ²¹⁰Pb和AMS ¹⁴C测年基础上, 对湖泊岩芯孢粉组合、碳酸盐含量和粒度等多指标进行了分析. 结果发现, 近1000年来, 内陆干旱区气候变化经历了3个主要阶段, 1000~1500 AD干旱、1500~1900 AD湿润和1900 AD以来的再次变干, 近千年来在几百年尺度上的气候变化组合以暖干和冷湿为主. 在公元1500~1900年的小冰期期间, 多种代用指标均出现显著变化, 孢粉蒿藜比显著增大, 碳酸盐含量明显降低, 而粒度明显偏粗, 说明博斯腾湖流域降水增加, 气候比今湿润, 这与近百年来全球变暖条件下内陆干旱区出现的暖干气候形成显著对照. 亚洲内陆冰芯、湖泊、河流、树轮、沙漠等记录均记录了西风环流显著影响区较为湿润的小冰期气候, 出现明显的冷湿气候组合, 博斯腾湖岩芯记录的湿润小冰期气候具有代表性. 西风环流影响区湿润小冰期气候可能是全球性普遍降温导致有效湿度增加和因北大西洋涛动负异常而导致的西风影响区降水增加两个因素共同作用的结果.     

青海湖QH-2000钻孔沉积物粒度组成的古气候古环境意义

据孢粉记录所划分的气候演化阶段,研究了青海湖QH—2000孔沉积物粒度组成的变化．结果表明,冷干和暖湿气候条件下沉积物的粗颗粒组分明显增多;介于二者之间的气候条件下,沉积物的粒径变化相对较平缓．QH—2000孔沉积物粒度的波动特征表明：晚冰期冰川的消融开始于14300aBP左右;博令(Boelling)暖期是冰川大量消融的时期,冰融水对青海湖的补给结束于博令暖期的晚期,即12000aBP左右;新仙女木冷事件和8200aBP左右的冷事件具有突变性的特点．全新世大暖期结束后,气候在转型过程中具有相对冷暖和干湿的快速波动特征;2100—0aBP间,沉积物粒度的变化特征同人类活动有关．     

2.5ka来新疆吉力湖湖泊沉积记录的气候环境变化

选择位于西风区的吉力湖为研究对象,利用~(210)Pb、~(137)Cs和AMS~(14)C测年手段,建立了吉力湖沉积岩芯2.5ka以来的时间序列。对湖泊沉积物的粒度、总有机碳、总氮以及有机碳同位素等多环境指标的综合分析,重建了吉力湖2.5ka以来的气候环境演化特征。2.5ka以来吉力湖气候环境变化大致经历了5个阶段:500BC-50BC,暖干;50BC-650AD,冷湿,气候不稳定,冷暖波动较大;650-1350AD,暖干,对应于中世纪暖期(MWP),1350-1850AD,冷干,对应于小冰期(LIA);1850AD以来,温干,其中20世纪20年代后,尤其是70年代以来,气候变暖。吉力湖多环境指标记录的气候环境变化与其它地质记录以及历史文献记录均具有较好的一致性。     

可可西里库赛湖揭示的青藏高原北部近4000年来的干湿变化

通过青藏高原北部可可西里库赛湖KS-2006孔(深637cm)沉积岩芯总有机碳、总氮含量及沉积物粒度变化的研究,恢复了该地区近4000年来的干湿变化历史.结果表明,该地区近4000年来经历了显著的干湿变化,干旱时段出现在3900-3590cal aBP、3320-2630cal aBP、1720-1420cal aBP及1100-840cal aBP期间:湿润时段出现在3590-3320cal aBP、2630-1720cal aBP、1420-1100cal aBP以及840cal aBP之后小冰期有效降水升高的相对湿润时期.区域对比分析表明库赛湖地区近4000年来的干湿变化受亚洲季风影响;同时,该地区存在明显的中世纪暖期及小冰期的三次降温事件记录.     

黄土高原黄土粒度组成的古气候意义

对黄土高原西北 东南方向一条断面上 3个末次间冰期以来的黄土沉积剖面进行了间隔 5cm的粒度测量 ,分粒级研究了各颗粒组分的古气候意义 .结果表明 ,黄土高原黄土粒度组成中不同粒级组分的古气候意义不同 ,并且各粒级组分界线随着研究地区的不同而发生变化 .同时发现 ,黄土粒度分布中可以分离出具有全球的和区域的古气候意义的颗粒组分 .其中较粗颗粒含量变化与东亚冬季风强度变化正相关 ,它具有全球的古气候意义 ;较细和细颗粒含量变化与东亚冬季风强度变化反相关 ,这些颗粒含量可能与粗颗粒的沉降量变化和风化成壤作用强度变化相关 ;粗颗粒组分含量变化具有区域的古气候意义 .     

高分辨率黄土剖面记录的末次间冰期东亚季风的不稳定性特征

选取高分辨率黄土剖面是深入研究末次间冰期东亚气候变化的首要前提. 通过对六盘山东、西部两个高分辨率S1地层记录的对比研究, 发现两剖面S1地层均发育5层古土壤、堆积4层黄土, 指示MIS5阶段存在5次强夏季风事件和4次强冬季风事件. 这些气候事件与东亚季风区的其他记录及NGRIP冰芯记录、北大西洋钻孔记录中的冷、暖事件呈现良好对应关系, 暗示在末次间冰期, 北半球气候存在较大的不稳定性. 地层中与5a, 5c亚阶段相对应的层位, 均发育有两古土壤亚层及堆积一黄土层, 与5e相比, 5a, 5c则表现出更大的波动幅度和更多千年尺度上的快速波动, 而5e亚阶段的气候则较为稳定.     

末次冰期南京石笋高分辨率气候记录与GRIP冰芯对比

对采自南京汤山洞穴一支长400余mm的石笋进行了高精度TIMS-U系定年和氧碳同位素测试,建立了末次冰期中晚期(54000～19000aBP)中国东部高分辨率的古气候变化时间序列.从石笋氧同位素变化曲线中,不仅检出东亚夏季风降水史中的Heinrich事件,而且首次发现了末次冰期东亚夏季风活动区气候变化同样存在着Dansgaard-Oeschger旋回,与极地GRIP冰芯记录有良好的对比关系.但明显的差别主要有(1)中国东部气候变化的干冷化趋势十分明显,由石笋氧同位素曲线构成的连续4个Bond旋回,迭覆在末次冰期长期变冷的气候背景上,可能与青藏高原MIS3阶段特强夏季风事件有关;(2)石笋气候曲线反映的干冷事件与GRIP冰芯中的对应事件存在1000～2000a的相位差,似有必要考虑不同测年方法相互校正问题.     

两万年来的中国多年冻土形成演化

利用大量的古多年冻土遗迹和古冰缘现象,并佐以古冰川、孢粉及动物化石等资料,重建了20ka以来中国多年冻土演化进程.结果表明,在末次冰期最盛期(LGM,或末次多年冻土最大期LPMax),中国多年冻土面积达到了5.3×10^6~5.4×10^6km^2(现今中国多年冻土面积的3倍多),而全新世大暖期(HMP,或末次多年冻土最小期LPMin),中国多年冻土面积曾缩减至0.80×10^6~0.85×10^6km^2(约为现今中国多年冻土面积的50%).按照古冻土遗迹的年代及分布等特征,在确定LGM和HMP两个主要时段的冻土格局基础上,将20ka以来中国多年冻土演化进程划分为7个阶段:晚更新世LGM(20000~10800aBP)多年冻土强烈扩展,达到LPMax;早全新世气候剧变期(10800至8500~7000aBP)多年冻土较稳定但相对缩减阶段;中全新世HMP(8500~7000至4000~3000aBP)多年冻土强烈退化阶段,多年冻土缩减到LPMin;晚全新世新冰期(4000~3000至1000aBP)冻土扩展阶段;晚全新世中世纪暖期(1000~500aBP)多年冻土相对退化阶段;晚全新世小冰期(LIA, 500~100aBP)冻土相对扩展阶段,以及近代升温期(近百年来)多年冻土持续退化阶段.本文重建了各时段内古气候、古地理环境以及多年冻土分布范围和其他特征.     

CMIP5模式对东亚冬季风指数变化及其与冬季大气环流和气温关系的模拟评估

本文评估了44个CMIP5模式对东亚冬季风环流系统,特别是东亚冬季风指数及其对应的环流和气温特征的模拟能力.结果表明:CMIP5模式对地表气温和500 hPa位势高度场模拟效果最好,对200 hPa纬向风的模拟次之,而对海平面气压和850 hPa经向风的模拟相对较差.与单个模式相比,多模式集合(MME)的模拟能力要更优,其能够很好地再现西伯利亚高压、阿留申低压、东亚低层偏北风、中层东亚大槽、高层东亚西风急流以及地表气温的空间分布.不过,模拟的环流系统偏强,造成东亚地表气温总体偏低.对于东亚冬季风指数,分别选取基于300 hPa纬向风(I_(Jhun))、850 hPa风场(I_(Wang))、500 hPa位势高度(I_(Cui))、以及海平面气压(I_(Guo))定义的四个指数表征东亚冬季风强度.MME能很好地模拟I_(Cui)和I_(Wang)指数的长期变化,还能合理再现四个指数所指示的东亚冬季风环流和气温的变化特征:对应冬季风偏强年份,西伯利亚高压、阿留申低压、东亚沿岸低层北风、东亚大槽和高空西风急流加强,东亚大陆地表气温和极端低温降低,但变化的幅度比观测结果偏弱.     

基于10ka尺度的区域非偶极子磁场变化的研究

我们利用千年时间尺度的全球地磁模式CLAS10K.1b和CALS3K.4计算和分析了公元前10000年(10000 BC)至公元1900年(1900AD)中国大陆非偶极子(ND)磁场的时空变化,还考察了ND场和ND场Z分量的功率谱.以地磁ND场垂直分量Z为例,结果显示10000 BC—1900 AD期间,ND场有三个主要的变化期.10000 BC—2500 BC期间,正值区几乎占据了整个大陆;在2500 BC—1500 AD期间,正值区域变成负值区域.1500 AD—1900 AD,负向区域变为正值区域.东亚地区ND场的磁异常最早出现在1682 AD,其极值强度在研究期间总共增加了18128.73 nT,自1682年以来,极值位置一直向东南移动.ND场Z分量的平均年变率也可分为3个阶段,随时间共增加了56.45 nT/a.球谐阶数截断至N=3时东亚ND场磁异常区已基本形成,N>5时磁异常极值位置基本固定在44°N和103°E,强度随阶数增加而不断增强.功率谱表明,ND场的功率变化主要受Z分量功率的影响.     

兴凯湖沉积物粒度特征揭示的27.7kaBP以来区域古气候演化

结合孢粉分析,对兴凯湖一根长269cm的沉积岩芯研究表明:沉积物粒度分布特征可以较好地反映区域气候变化,即粗粉砂和砂增多对应于降水减少的低湖面时期,细粉砂增多对应于降水增加的高湖面时期,而粘土增加则对应于气候干燥的静水沉积环境。约27740-25540cal aBP时期,沉积物颗粒较粗,湖区处于低湖面的冷干气候;而随后25540-23650 cal aBP时期,中粉砂增加,粘土较少,分选性较好,湖区处于冷湿气候环境23650-19940cal aBP阶段,湖面封冻期长,沉积物粘土较多,湖区气候冷干,对应于末次盛冰期。19940-14510cal aBP阶段,细粉砂增加,比前期降水增多,温度也有所升高。14510-10800cal aBP时期,本地区进入晚冰期,沉积物粒径波动频繁,依次出现较高含量的细粉砂-粗粉砂-粘土阶段,反映了暖湿到干燥的气候变化,对应于北欧的B(o|¨)lling/Older Dryas/Aller(o|¨)d/Younger Dryas气候波动期。10800-1050cal aBP,总体上沉积物粒径变化不大,中粗粉砂含量基本保持低值,细粉砂逐渐增加,粘土逐渐减少,显示深水稳定沉积环境,降水逐渐增多,处于全新世暖湿期;其中8330-7000cal aBP阶段,粗颗粒迅速增加较多,对应于8.2 cal kaBP冷事件。约1050cal aBP以来,沉积物中值粒径大幅度增加,湖面水位下降幅度较大,气候变凉干,也反映了人类活动增强造成水土流失加剧。     

湖北太白湖孢粉记录揭示的近1500年以来长江中下游地区的气候变化与人类活动

太白湖TN1孔总长153cm岩芯的孢粉组合与炭屑指标,揭示了近1500年以来太白湖流域的植被经历了7个阶段的变化,对引起植被发生这种变化的主导冈素探讨认为,520-1310AD期间,植被变化主要受气候变化的控制,人类活动的影响相对较弱;1310-1710AD期间,人类活动对植被的影响强度增加,为以自然控制为主向人类活动驱动为主转化的过渡期:1710AD以来,植被变化以人类活动驱动为主,反映的气候信号相对较弱.在孢粉组合所反映的气候变化中,具有520-720AD、1050-1310AD和自1950AD以来的三个暖期和720-1050AD、1310-1710AD期间的两个冷期.     

西藏普莫雍错不同岩芯环境指标的对比研究及其反映的近200年来环境变化

在西藏南部普莫雍错不同位置处采集了四支岩芯沉积物,对其中一支利用~(210)pb和~(137)Cs方法建立了沉积物的年代序列,并对其他三支岩芯的上部沉积物进行了总有机碳、无机碳、粒度及化学元素含量的分析.结合沉积物年代,对不同岩芯的环境代用指标进行对比,讨论了该地区近200年来的环境变化状况.结果表明,不同位置处采集的岩芯其环境指标变化趋势在整体上具有一定的可比性,但在细节变化与环境指标的数值上仍具有明显的差异,显示了湖泊内部沉积状况的空间差异性,这可能是由于采样点水深、水下地形以及与主要补给河流距离的不同而造成的.PY04岩芯环境指标显示普莫雍错湖区环境在约1900AD之前较为稳定;在约1900-1940AD之间湖区环境波动加剧,地表侵蚀增强,沉积速率加快;湖区环境在1940AD左右发生了明显的变化,温度显著升高,沉积物粒度增大,湖泊处于退缩状态,表明湖泊环境向暖干化方向发展.     

过去5000 a以来抚仙湖沉积物有机质碳同位素的古环境指示意义

通过测定抚仙湖沉积物全有机样品的稳定碳同位素组成(δ~(13)C_(org))、总氮、总有机碳含量指标并计算碳氮比值,对过去5000 a以来抚仙湖沉积物有机质来源、δ~(13)C_(org)的影响因素及其所指示的古环境意义进行分析.结果表明:在过去的5000 cal a BP里,抚仙湖沉积物有机质主要来源发生明显变化,沉积物有机质输入由内源水生生物和陆生C_3植物共同输入(5000-2300 cal a BP阶段)转变为以内源沉水植物、浮游植物和藻类等输入为主(2000 cal a BP至今阶段);有机质来源发生变化是造成抚仙湖沉积物δ~(13)C_(org)值变化的主要原因;2000 cal a BP以来,陆源有机质输入的锐减与人类活动的影响密切相关;在2300-2000 cal a BP阶段,抚仙湖沉积物δ~(13)C_(org)值的快速变化可能指示了抚仙湖流域的古环境在这一时期经历了快速变化的气候事件.     

全新世镜泊湖粒度特征记录的该地区古降水变化历史

在湖泊沉积与环境演变研究中,粒度参数通常用来反映湖泊水动力条件的变化,进而反映湖面波动状况以及湖区环境有效湿度的变化．镜泊湖JPH-1钻孔沉积物粒度分析表明:全新世以来镜泊湖沉积物粒度的变化呈现明显的粗细交替变化的规律性．结合14C测年,镜泊湖沉积物粒度特征有效地指示了历史时期镜泊湖水动力变化的情况．进而揭示了该地区古降水的变化历史．9300-8540cal aBP,是一个降水较少的偏干旱时期;8540-6350 cal aBP,降水颇丰的湿润时期; 6350-3120cal aBF,气候波动频繁,前期(6350-4800 cal aBP)由湿润向干旱过渡,后期(4800-3120cal aBP左右)又由于早转向湿润,31 20-1 580 cal aBP,降水较多,气候湿润;1 580 cal aBP至今,降水变化波动剧烈,这阶段粒度特征的变化除了与降水的自然变化有关外,还与人类活动的剧烈影响有关系．湖区周围人类活动破坏了原始植被,大量地表裸露,降水冲刷地表作用明显增大,陆源物质被携带人湖,粗颗粒含量显著增多．     

近5ka温度的金川泥炭δ~(18)O记录

根据吉林金川泥炭纤维素20a分辨率的氧同位素组成时间序列及其与有关文献资料对比,论述了中国东部过去5000a历史时期温度的变化过程,提供了大暖期、新冰期、中世纪温暖期和小冰期在该区存在的δ~(18)O证据;揭示了在约4590～3600 aBP期间存在1次大幅度自然升温过程,并讨论了此气候自然变暖对干旱、陆地植被和文明发展的影响.     

云南鹤庆盆地15万年以来的介形类及环境变迁

云南鹤庆盆地HQ钻孔剖面分析出介形类13属．32种．根据介形类丰度、分异度及百分含量的变化情况,结合孢粉、总有机碳含量(TOC)、碳氮比(C／N)、碳酸盐含量等的分布,将鹤庆盆地近15万年以来的古气候、古环境变化初步划分为5个阶段,同时又划分出若干亚阶段．总的气候特征为冷期偏湿、暖期偏干,在冷湿和暖干的宏观波动背景上存在次级波动,反映出其气候变化的区域特性．同时．各气候阶段基本可与深海氧同位素V28-38钻孔、黄土／古土壤序列邙山剖面反映的气候阶段相对比,又显示出其气候变化的协同性．在构造与气候的双重作用下．在11790aBP左右湖盆被彻底切开．     

高山湖泊吉仁错枝角类古生态变化及其对气候环境的响应

高山湖泊吉仁错位于川西高原树线以上,受现代冰川融水补给影响.通过吉仁错沉积钻孔~(210)Pb/~(137)Cs定年和沉积枝角类和多环境代用指标分析,结合主成分分析和冗余分析等方法,高分辨率重建了近200 a来吉仁错枝角类组合和环境变化的过程.结果表明,尽管过去200 a来吉仁错枝角类组合一直以沿岸种为主,但仍经历了3个明显的变化阶段.1850 AD后,枝角类组合中Alonella nana、Chydorus sphaericus和Pleuroxus sp.的增加、以及Alona rustica和Alona guttata丰度的下降指示了水温和水体pH值的上升.1900 AD后枝角类通量的增高并不同步于组合的变化,指示了湖泊营养开始增加,这种不一致的变化分别代表了大气氮沉降和区域气候变暖的影响结果.多指标综合分析得出,过去150 a来,气候变暖和大气污染沉降通过直接和间接作用(流域冰川融水过程和植被土壤过程),较深刻地影响了湖泊物理过程(水温升高和无冰期加长)、营养过程(氮、磷营养升高)和酸碱平衡过程(碱性增强),改变了湖泊生物的生长季节,并通过促进藻类发育,最终引起了湖泊枝角类群落组合的变化和生物量的增加.1945 AD前后吉仁错枝角类与藻类群落结构和湖泊环境的同步变化,响应于持续增温背景下多环境过程的相互作用.