福建梅花山泥炭腐殖化度记录的过去千年气候变化

全球变暖背景下频发的极端气候事件,严重影响了经济社会可持续发展。研究过去人类活动背景下的气候变化特征可为预测气候变化趋势、制定应对策略提供历史借鉴。本研究选取福建梅花山国家级自然保护区山间泥炭岩芯(长度238 cm)119个沉积物进行腐殖化度分析,结合粒度和烧失量记录,重建近千年来福建地区高分辨率气候历史。研究结果显示,在东亚季风区的低纬亚高山山间盆地,泥炭沉积物腐殖化度越高,指示气候越冷干;腐殖化度越低,指示气候越暖湿。梅花山泥炭腐殖化度在980～1529 A.D.呈现低值(均值8.4%),指示中世纪暖期较强的东亚季风和暖湿气候;1529～1926 A.D.呈显著高值(均值24.8%),指示明清小冰期较弱的季风和冷干气候;1926 A.D.以来波动下降(均值22.8%),对应了现代暖期。梅花山泥炭腐殖化度记录与区域沉积记录显示出对东亚季风的同步响应。研究结果记录了小冰期的第二次和第三次冷期,分别为1589～1757 A.D.和1842～1926 A.D.。梅花山泥炭腐殖化度记录的近千年气候变化可能受太阳辐射、热带辐合带和厄尔尼诺/南方涛动等的共同驱动。     

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。     

浙江天目山千亩田泥炭晚全新世以来Rb/Sr记录的干湿变化

对天目山千亩田2个泥炭剖面的研究显示,样品中Rb和Sr含量变化呈现出较好的正相关性,Rb/Sr比值与总有机碳含量(TOC)、烧失量和腐殖化度等指标有很好的相关性。Rb/Sr比值和Rb、Sr含量对古降水有指示意义,三者结合可用来重建过去气候的干湿变化。千亩田泥炭剖面Rb/Sr比值和Rb、Sr含量详细记录了晚全新世以来的气候变化,表明其大体存在3个阶段:4.1~3.2cal.ka B.P.,季风降水出现大幅下降,气候向干旱演变;3.2~1.2cal.ka B.P.,气候干冷,且有频繁波动;1.2cal.ka B.P.以来,气候呈现出向湿润变化的趋势,但伴有大幅波动,其中包含了1.2~0.9cal.ka B.P.的中世纪暖期暖干气候以及0.6~0.3cal.ka B.P.的明清小冰期冷湿气候。千亩田泥炭Rb/Sr比值和Rb、Sr含量记录的气候变化与东亚季风区中其他地区的多种高分辨率气候记录具有一致性,表明其共同响应了东亚季风的变迁。     

海南小海潟湖沉积物地球化学揭示的近千年气候环境变化

对取自海南岛东部小海潟湖的柱状岩心（XH15-02）开展了年代学(²¹⁰Pb和AMS ¹⁴C)和常量/微量元素分析,在建立可靠年代模型的基础上,探讨了该潟湖沉积物地球化学元素及其比值的环境指示意义,进而揭示近千年来海南地区的气候环境变化历史。研究表明:（1）小海潟湖沉积物地球化学元素比值（Al/Ca、Mg/Ca、K/Ca、Fe/Ca、Ti/Ca）主要反映了近千年来海南地区的降水变化历史,具体表现在中世纪暖期（870～1100AD）海南地区的降水较少,而小冰期降水波动较为明显,总体上较中世纪暖期降水偏多,这可能与近千年来热带辐合带的南北移动以及西太平洋暖池海表温度变化有关;（2）结合史料文献中有关“飓风”、“飚风”等记载,从小海潟湖沉积物地球化学元素及其比值序列中共识别出8次强台风事件,为当前全球变暖背景下我国热带地区台风活动趋势预测提供了参考和科学依据。     

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。      

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.     

新疆地区的"中世纪温暖期"——古尔班通古特沙漠四厂湖古环境的再研究

文章依据新疆天山北麓古尔班通古特沙漠东南缘的四厂湖人工剖面进行的孢粉分析、平均粒径、磁化率以及烧失量测定结果,揭示了四厂湖地区最近1000年以来的古环境特征。研究结果表明,在与被称之为"中世纪温暖期(900-1300A.D.)"相当的时段内,淡水的四厂湖湖体周边地区曾经生长着由中旱生的灌木及草本组成的荒漠草原植被,并分布有淡水沼泽隐域植被。当时气候湿润,湖区生物物种多样性增加。结合新疆其他地区的第四纪研究成果,反映出该时期新疆地区气候湿润、湖沼发育、植被生长旺盛,因此本区在中世纪时气候应称之为湿润期或适宜期。而中世纪前后,该区以旱生、超旱生植物花粉占绝对优势,湖区植物种类减少,风沙作用较强,荒漠化景观显著。     

日本海末次冰期千年尺度古环境变化的地球化学记录

日本海末次冰期交替出现的深色层与浅色层可能记录了格陵兰冰芯指示的Dansgarrd-Oeschger旋回冷暖变化。本文对取自日本海南部KCES1岩芯纹层沉积物进行了高分辨率XRF岩芯扫描地球化学测试,运用因子分析来判别沉积物不同组分和来源。结果显示深色纹层中指示陆源碎屑来源元素Al,K和Ti含量较高,而代表生源组分的元素Ca和Sr含量较低;浅色层相反。深浅色纹层元素含量变化指示的陆源碎屑输入波动记录了Dansgarrd-Oeschger旋回信号,与冷期相比,在温暖期钻孔沉积物中较多的陆源碎屑可能是由加强的东海沿岸流带入日本海。末次冰期格陵兰和北大西洋等高纬地区气候变化导致大气环流和/或洋流系统发生改变,从而对东亚季风降水的调控可能是造成KCES1岩芯中元素含量变化的主要原因。     

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.     

华北平原东北部小冰期干湿变化特征及其驱动机制

小冰期作为距今最近的一次冷期,是研究寒冷事件对人类社会和自然环境影响的重要参照期,其气候总体偏冷已达成共识,但干湿变化存在明显的时间和区域差异。华北平原作为东亚季风系统控制的核心区,对气候变化响应十分敏感,由于受到研究材料、技术方法等因素限制,致使华北平原小冰期次一级干湿变化过程研究较少,且缺乏高分辨率的定量研究。本研究在6个AMS¹⁴C定年的基础上,通过对秦皇岛七里海湖泊深度为245～62 cm的钻孔沉积物92个样品的孢粉分析,利用加权平均偏最小二乘回归法(WA-PLS),高分辨率地定量重建了华北平原东北部1250～1610 A.D.的降水变化过程。结果显示：小冰期早期(1310～1450 A.D.)年降水量平均为565 mm,较中世纪温暖期降水减少约25 mm,气候变干,但程度较轻;小冰期中期(1450～1610 A.D.)降水量进一步降低,降至525 mm左右,最低可达410 mm,气候达到研究段最为干旱时期。分析认为,华北平原东北部地区小冰期冷干变化过程可能受太阳辐射量、火山活动和太平洋年代际振荡(PDO)的共同驱动。     

近千年来三个气候特征时期东亚夏季风的模拟对比

利用全球海气耦合气候模式ECHO-G的近千年连续积分资料,选取与降水关系较好的东亚夏季风指数,对不同气候特征时期的东亚环流及季风影响因子进行了探讨.结果表明用海陆热力差异定义的东亚夏季风指数Isun在年际尺度上较好地体现了长江流域及华北地区降水的变化,而利用850 hPa纬向风场定义的指数Iwang在年代际尺度上较好地体现了长江流域的降水变化.从不同气候特征时期的环流来看,中世纪暖期夏季风最强,东亚大陆降水明显偏多,现代暖期夏季风较之有所减弱,而小冰期则是夏季风最弱的时期,东亚大陆的降水明显偏少.不同气候特征时期夏季风指数与海温的相关表明,ENSO事件对东亚夏季风的影响在现代暖期有所增强,而与外部强迫因子的相关揭示出中世纪暖期有效太阳辐射变化是影响东亚夏季风变化的主要因子,现代暖期则是温室气体对夏季风的影响更重要.     

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。     

升金湖沉积物1000年以来的元素地球化学记录及其水文意义

中国东部季风区过去千年的水文变化已有大量研究并取得重要进展,但水文环境变化的起止时间、空间特征、温湿配置研究仍存在显著的区域差异,水文环境变化的驱动机制研究相对较少且不明确。以安徽升金湖沉积岩心为研究对象,分析元素地球化学指标的水文指示意义,结合总有机碳(TOC)、碳氮比(C/N)、无机碳(IC)等环境代用指标,讨论升金湖过去1 000年的水文变化。结果表明:1)在1 000～1 350 A.D.,Ti、Rb/Sr、Cr、SiO₂含量呈波动下降,Sr、CaO含量呈低值波动,指示中世纪暖期水文环境向干旱化变化。2)在1 350～1 850 A.D.内可分为两个阶段;第一阶段(1 350～1 600 A.D.),Ti、Rb/Sr、Cr、SiO₂含量波动变化,但总体在高值水平,Sr、CaO含量为低值,指示流域降水较多;第二阶段(1 600～1 850 A.D.),Ti、Rb/Sr、Cr、SiO₂含量下降,总体呈低值水平,Sr、CaO含量为高值呈上升趋势,指示降水减少,说明小冰期水文环境由湿润转向干旱。3)1 850～2 000...     

中纬度亚洲现代间冰期气候变化的“西风模式”讨论

中纬度亚洲地区存在主要受季风环流影响的东南部湿润地区(简称季风区)和主要受西风环流控制的内陆干旱区(包括青藏高原北部高寒干旱区,简称西风区)。根据对近年来新发表的气候变化记录证据梳理总结,发现西风区在中—晚全新世气候湿润,与亚洲季风在早—中全新世强盛的格局显著不同。过去千年的西风区中世纪暖期干旱,而小冰期相对湿润,与此相对,万象洞石笋氧同位素记录则显示季风降水在中世纪暖期时整体处于高值,在小冰期处于低值段。在近百年,尤其是近50a,西北干旱区湿度增加,而季风影响范围内的西北东部和华北等地变得更干。不仅如此,在分属西风和季风影响区的青藏高原北部和南部,年代际—百年尺度上降水变化也表现出反相位关系。据此我们提出,亚洲中部西风带控制区在现代间冰期从数千年到年代际的各个时间尺度上均存在不同于季风区的湿度(降水)变化模式,称之为现代间冰期气候变化的西风模式。     

1200年来湖光岩玛珥湖高分辨率元素地球化学记录

本文运用同步辐射X射线荧光光谱原位微区分析方法对湖光岩玛珥湖湖泊沉积物进行了分析,以核素测年(137Cs、210Pb和AMS 14C)数据为时间标尺,获得了1200年来Ti、Fe、Cu、Zn、Rb和Br等元素含量的高分辨率数据.Br元素含量与当地气象记录降水量变化大致呈正相关,可能说明区域降水是Br元素含量变化的主要影响因素.对1200年来Br元素含量的谱分析结果表明,Br元素含量变化的准周期分别为:1.5a、1.9～2.0a、2.1～2.6a、2.9～3.0a、374～442a和221～256a.其中,年际准周期变化可能与厄尔尼诺相关,而百年尺度的变化可能与太阳活动有关.从Ti元素含量与器测数据对比来看,Ti元素含量较高的时期也对应于降水量较大的时段,降水增加可能有利于碎屑物的搬运,但植被覆盖度、粒度效应等因素对沉积物中Ti元素存在正-负反馈机制.     

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.     

高分辨率泥炭孢粉记录的天山北坡2400 cal yr B.P.以来植被演替及其对气候变化的响应

天山北坡受西风环流影响,是对气候变化反应最敏感的地区之一。但由于缺乏高分辨率的古气候记录,对该区域2000 cal yr B.P.以来气候演变过程的认识仍存在分歧,尤其是气候演化模式和水热组合方式等问题。为厘清上述问题,以伊犁盆地2400calyrB.P.以来的泥炭沉积剖面为研究材料,通过对其进行精确定年和高分辨率孢粉研究,重建了天山北坡2400 cal yr B.P.以来的植被和气候演化历史。结果表明:1) 2400 cal yr B.P.以来天山北坡气候经历了暖干―暖湿―冷湿3个阶段,并可与其他地区研究结果进行良好对比。2429―949 cal yr B.P.期间,喜光、喜暖植物含量丰富, PCA axis 1得分指示有效湿度偏低,气候以暖干为主要特征; 949―475 cal yr B.P.期间,区域有效湿度明显增加,气温较高,为中世纪暖期;475―301calyrB.P.期间的小冰期打断了天山北坡气候向暖湿化发展的趋势,此时段内以冷湿为主。2)天山北坡气候变化过程并不稳定,包含短期的气候突变事件,泥炭沉积物记录了以冷湿为主要特征的小冰期,可能是西风环流加强、西风带南移或北大西洋...     

陕西定边地区2400cal.aB.P.以来高分辨率的花粉记录及环境变化

通过对位于黄土/沙漠过渡带定边地区苟池剖面的高分辨率的花粉分析,基于9个 14C年代数据重建了2400cal.aB.P.以来定边的植被与气候变化,结果表明 2400～1740cal.aB.P.地带性植被为以栎为主的森林草原,气候较温暖湿润; 1740～1610cal.aB.P.森林退化,草原发育,气候变干; 1610～1240cal.aB.P.乔木成分增加,植被类型为疏林草原,气候较温和湿润; 1240～1010cal.aB.P.森林退缩,草原发育,气候变干; 1010～690cal.aB.P.草原进一步发育,气候干旱; 690～500cal.aB.P.阔叶树成分增加,气候略温湿; 500～190cal.aB.P.草原发育,气候干旱; 190～0cal.aB.P.乔木成分增加,气候变湿。本区花粉记录的植被和气候变化可与区域的世纪初前后(秦汉)暖期、隋唐暖期、中世纪暖期和小冰期等事件对比。