中国全新世气候演变研究的进展

全新世是与人类关系极为密切的一个时期分析,分析,总结了我国科学家对这一时期气候演变的研究成果,并对这些成果进行了讨论。我国全新世约从１０ｋａ 时间气候波动激烈,了大暖期,隋唐温暖期,小冰期等典型时期各时期内有部分     

红原泥炭腐殖化度记录的全新世气候变化

腐殖化度作为气候代用指标首次用于我国泥炭的古气候研究，较好的记录了红原地区全新世的气候变化。对红原泥炭^14C测年和腐殖化度分析，获得了距今12000年较高分辨率红原地区气候变化记录：11．815—10．9lkaB．P．，气候干冷：10．9—5．6kaB．P．，气候温暖；5．6—3．9kaB．P．，气候干冷；3．9—1．7kaB．P．，气候干冷、湿暖波动；1．7—0kaB．P．，气候干冷。总体而言，大约5．6kaB．P．是红原地区由早中全新世的温暖气候向晚全新世干冷气候变化的转折点。同时，红原泥炭记录的降温事件在北半球具有普遍性，反映了青藏高原对全球气候变化的响应。     

早全新世降温事件的湖泊沉积证据

我国华北干旱－半干旱区封闭湖泊流域化学风化历史记录了全新世以来次级的气候环境波动过程。高精度的沉积物地球化学、物理及生物参数变化表明，在全新世早－中期过渡阶段存在一次强降温气候事件，具体表现为流域化学风化减弱（高Rb/Sr比）、湖泊产生力减弱（低有机碳）以及湖泊水位下降。虽然该事件的寒冷程度比Younger Dryas弱，但是其与来自湖沼（包括北极、非洲、北美、西欧、青藏高原、祁连山等）、海洋（比北大西洋、地中海、加勒比海等）、欧－美大陆生物组合、极地冰芯等在内的环境记录的冷事件发生时间基本一致，集中发生于8.0-8.5ka B.P.之间。     

陕西富平全新世古气候的初步研究

为了了解黄土高原中部全新世古气候演化特征,通过对陕西富平剖面的地质调查、密集采样和31个样品的孢粉分析,将孢粉图式划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个带,分别代表早、中、晚3个时期的孢粉带:Ⅰ带为松-菊-香蒲组合带,以草本植物花粉占优势、针叶树植物花粉含量较高为特征;Ⅱ带为松-栎-蒿-环纹藻组合带,以乔木花粉增加、草本植物花粉减少为特征;Ⅲ带为栎-松-蒿组合带,以草本植物花粉增加、乔木花粉减少为特征.结果表明,早全新世植被为森林草原-干草原,气候干凉-干冷;中全新世植被为森林草原与针阔叶混交林草原,气候温暖半湿润;晚全新世植被为森林草原或疏林草原,气候干旱偏暖-温凉干旱.     

辽东半岛全新世沉积物记录的古气候变化研究进展

全新世气候变化与人类发展关系密切,古气候重建工作对现代气候环境的研究与保护具有很大的借鉴意义,是当今全球变化研究的重点热点之一。从辽东半岛全新世沉积物入手,详细汇总了其分布、类型与岩性情况,并收集主要孢粉及贝壳堤信息对全新世气候及海平面重建成果进行总结与分析。结果表明:1）本区全新世沉积物分布较为分散、层序多样且存在缺失,剖面/钻孔大多集中于辽南地区的金州区、普兰店市、瓦房店市、庄河市及丹东东港市,且多集中于黄海海岸;2）沉积物类型主要为潟湖/湖沼沉积物、海积物、坡积/洪冲积物3种;3）该区全新世气候演变过程为干冷—湿热—干冷的模式,其中8.0～3.0 ka B.P.是气候最适宜期,沉积记录显示在5.6 ka B.P.前后,出现一次降温（变干）事件;4）该区最大的海侵发生在6.5～5.0 ka B.P.,在9.3～8.0 cal. ka B.P.经历了一次海退事件。后期需在技术应用、学科交叉等方面加强研究。     

基于中等复杂地球系统模式的全新世 气候突变事件模拟试验*

全新世暖湿气候背景下的代表性气候突变是发生在约8.2kaB.P. 和4.2kaB.P. 的气候突然变冷变干的事件。对于气候突变事件的出现,海洋环流被普遍认为是其中的关键环节。科学家们利用不同类型的气候模式进行过个例和机理模拟试验,但还未能对气候突变机理做出合理的解释。本研究使用一个中等复杂程度的地球系统模式EMIC ( Earth-system Models Intermediate Complexity) MPM-2,模拟研究了全新世气候背景下北大西洋区域,淡水强迫机制作用对温盐环流以及全球气候的可能影响、气候系统响应和恢复时间特征以及南北半球的差异。模拟结果表明海洋对北大西洋淡水通量异常的强度响应敏感,海洋环流对热量和盐份的输送与淡水通量异常强度之间的平衡决定了温盐环流能否对淡水强迫产生不可逆转变,当淡水通量异常达到某一阈值后可能引起海洋和气候平衡态的改变。同时还发现,在气候变化过程中,两次淡水通量异常对海洋和大气系统的强迫作用是不同的,首次淡水通量异常对气候平衡态的影响要远大于其后的淡水通量异常。模拟结果还表明,北大西洋海洋的异常状况可以通过海洋、大气等各圈层相互作用传递到不同圈层和空间区域,在南北半球出现不同的响应特征。上述模拟结果对于认识全新世气候变化特征、不同突变事件之间的关系及其对现代气候的可能影响具有启发意义。     

东北亚的新仙女木和全新世气候演变的初步证据：一个湖泊岩心？…

内蒙古合同察汁淖碱湖的磁化率和稳定同位素资料的初步证据表明,在东北亚也经历了新仙女木寒冷事件,此外,９０００－６０００ｂＢＰ的潮湿气候环境可能是由于季风活动加剧所致,最后,一个逐渐干化的气候条件一直延续到现在。     

宁夏灵武水洞沟遗址全新世的古气候环境

分析宁夏灵武水洞沟遗址剖面19个样品,将孢粉图式分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个带,分别对应早、中、晚3个时期的孢粉带。Ⅰ带为藜、蒿和毛茛-豆科优势带;Ⅱ带为榆、榛、桦、鹅耳枥、栎优势带;Ⅲ带为藜科优势带。结果表明：早全新世植被为疏林草原、干草原-草甸草原,气候偏干冷-温和半湿润;中全新世早期植被为阔叶乔灌丛草原-针叶乔灌丛草原-阔叶疏林草原,气候温暖较干-寒冷较干-较暖较干;晚期植被为疏林草原,气候相对温暖、稍凉-较温暖;晚全新世植被为干草原,气候寒冷。     

全新世北半球典型冷事件的模拟研究

全新世冷事件期间的气候格局及其成因是过去气候变化研究的热点问题。利用基于通用气候系统模式开展的TraCE-21ka气候模拟试验资料,在定义和提取典型冷事件的基础上,分析了全强迫试验模拟的全新世北半球多次冷事件的规模及冷事件发生时温度与降水的空间特征,并结合全强迫试验中使用的4个外强迫序列（淡水注入、轨道强迫、大气温室气体、大陆冰盖）及其对应的单因子敏感性试验,初步探讨了部分典型冷事件的成因。结果表明：TraCE-21ka模拟的冷事件年份与重建/集成序列的冷事件年份对应较好,模式较好地模拟出了全新世北半球的冷事件;全新世期间,北半球共发生了10次典型冷事件（9.7 ka B. P.、8.3 ka B. P.、7.3 ka B. P.、6.2 ka B. P.、5.2 ka B. P.、4.2 ka B. P.、3.4 ka B. P.、2.1 ka B. P.、1.0 ka B. P.和0.2 ka B. P.）;每次冷事件发生时,北半球大范围降温和变干,温度变化呈现明显的纬度地带性差异,中高纬地区降温最显著,低纬10°N附近降水减少最显著;在8.3 ka B. P.、7.3 ka B. P.、6.2 ka B. P.、5.2 ka B. P.、4.2 ka B. P.、3.4 ka B. P.、2.1 ka B. P.和1.0 ka B. P.共8次冷事件中,北半球温度和降水的空间变化较为相似,北大西洋经圈翻转流（Atlantic Meridional Overturning Circulation,简称AMOC）变弱导致了冷事件,格陵兰岛南部的北大西洋海域降温和变干尤为显著;9.7 ka B. P.和3.4 ka B. P.的冷事件可能与轨道强迫有关,淡水注入造成了8.3 ka B. P.和7.3 ka B. P.的冷事件,0.2 ka B. P.冷事件可能与大气温室气体波动有关。地球系统内部变率对于冷事件的发生可能也有一定影响。

     

泸沽湖地区晚全新世气候和环境演变

泸沽湖地区受人类活动影响较小、对气候变化较为敏感,是开展古气候研究的理想区域。本文以孢粉为重要研究手段,对采自泸沽湖草海地区103cm的浅钻沉积物开展研究,采样间距2cm,共取得52块样品用于孢粉分析。沉积物年龄采用AMS-~(14)C测定,经校正之后钻孔底部年龄为3455cal.a BP。经实验分析之后,所有样品均含有丰富的孢粉类群,反映的植被组成主要以松(Pinus)林为主,铁杉(Tsuga)也较为常见,被子植物中则以栎属(Quercus)占绝对优势,栗属(Castanea)和木犀科(Oleaceae)植物也频繁出现,而草本植物则以禾本科(Gramineae)为主,蓼科(Polygonaceae)、菊科(Asteraceae)和莎草科(Cyperaceae)植物也是重要的组成成分,林下生长有大量的蕨类的植物,主要以紫萁属(Osmunda)、石松属(Lycopodium)和膜蕨科(Hymenophyllaceae)等为主,另外,采样点草海为季节性湿地,水生植物主要以香蒲属(Typha)和藻类植物中的双星藻(Zygnema)和水绵(Spirogyra)最为常见。为了获得该地区晚全新世以来的气候变化曲线,本研究采用共存分析法分别对划分的四个孢粉带进行了古气候的定量重建,年均温和年均降水量分别为:3455cal.a BP至2585cal.a BP,MAT(mean annual temperature)=11.5~18.6℃,MAP(mean annual precipitation)=797.5~1484.3mm;2585cal.a BP至1699cal.a BP,MAT=11.7~18.6℃,MAP=617.9~1523.1mm;1699cal.a BP至595cal.a BP,MAT=8.5~18.6℃,MAP=797.5~1484.3mm;595cal.a BP至今,MAT=5.7~18.6℃,MAP=617.9~1484.3mm。结果显示该地区3455cal.a BP以来气候经历了略微变暖-变凉-持续变凉-回暖四个阶段。本研究还将变化曲线与其他地区同时代的研究结果进行了对比分析,显示年均温的变化趋势与格陵兰冰芯δ~(18)O以及祁连山敦德冰芯所反映的温度变化趋势基本一致,并可观察到中世纪暖期、晚全新世小冰期及现代温暖期。     

全新世火山喷发对温度变化趋势影响的模拟研究

全新世气候变化模拟对了解气候变化的特征和驱动机制具有重要意义。而利用地球系统模式CESM对全新世气候进行瞬变模拟的研究至今还是空白。同时前人只考虑地球轨道参数、温室气体、大陆冰盖、融水这4种外强迫因子作用的模拟结果和集成重建的全新世全球年平均温度的变化呈相反的趋势,尤其是在5.00~0.15 ka B.P.时段差异最为显著,被称为全新世"温度悖论",至于其原因至今尚无定论。因此,文章利用CESM1.0.3,并考虑更全面的外强迫（地球轨道参数、太阳辐射、火山喷发、温室气体、土地利用/土地覆被）对全新世气候变化进行瞬变模拟。基于本文模拟结果分析发现全强迫试验模拟的全球范围合成年平均温度与Marcott等（2013）集成重建的全球年平均温度在5.00~0.15 ka B.P.时段的变化趋势基本一致,均下降0.50℃左右,有效地化解了5.00~0.15 ka B.P.时段的"温度悖论"。研究还发现,此降温趋势主要是由火山喷发外强迫作用导致的,在此时段火山喷发外强迫导致了0.86℃的降温效应,温室气体强迫作用导致0.38℃的升温趋势,而其他外强迫的贡献较小,合计约为-0.02℃。5.00~0.15 ka B.P.时段火山喷发导致降温趋势的原因在于连续增强的火山气溶胶改变了地表辐射平衡,使得地表接收的太阳辐射减少和射出长波辐射增加。

     

全新世古洪水研究进展

尽管古洪水的研究最多只有50年左右的历史,但是利用全新世古洪水研究来补充洪水频率计算的资料,对预测洪水发生的可能性和严重程度具有重要的意义,所以古洪水的研究发展比较迅速。本文从古洪水事件的判别、古洪水平流沉积物的特点、古洪水的水文计算等方面阐述了全新世古洪水的研究进展。古洪水研究虽然取得了很大进展,但是仍然存在以下问题:研究区域主要集中在长江、黄河流域的部分地区,所以研究区域需要进一步扩展;研究分辨率有待提高;洪水事件与气候变化的关系研究的较少;对洪水事件的成因关注的不多;对一个流域内古洪水序列的全面建立还存在困难。     

全新世气候变化与中国北方沙漠化

气候变化是中国北方地区荒漠化形成发展的主要控制因素.新生代以来伴随着青藏高原的隆升和内陆盆地的下降逐渐形成的气候格局造就了北方地区荒漠化土地的分布.北方西部内陆盆地以干旱气候为主要特征,中部高原是受季风系统中夏季风和冬季风的消长变化影响最为显著的地区,东部地区则以暖湿气候为主,受夏季风控制.第四系以来气候的波动则控制着沙漠化的发展或逆转.末次间冰期以来一直持续的大约以1500a为周期的气候振荡对中国北方地区的沙漠化有重要的影响或控制作用.全新世以来,北方地区约在10000aBP、8000aBP、5500aBP、4000aBP、3000aBP、1500aBP的沙漠化过程分别与北大西洋第7、5、4、3、2和1次的浮冰事件相应,沙漠化扩大过程与全球气候变化的主要事件相一致.十年尺度上气候变化的周期性振荡对沙漠化有一定的影响,至少在生态环境脆弱的敏感地带对沙漠化可以起到控制作用.年际尺度上,6.7a和3.38a气候变化周期控制着我国北方地区沙尘暴的发生.此外,北方不同地区近150a以来的人类活动对沙漠化的扩大起到了重要作用.     

全新世太阳活动对东亚夏季风百年尺度变化影响的模拟研究

太阳活动对东亚夏季风(EASM)变化有着重要的影响。本研究利用通用地球系统模式(CESM)开展了全新世气候瞬变模拟试验, 探究了全新世EASM降水百年尺度的变化特征及其对太阳活动外强迫的响应机理。结果表明: 在变化趋势上, 模拟的全新世以来EASM降水呈减弱趋势, 主要受地球轨道参数外强迫的影响。在百年尺度上, 中全新世以来太阳活动外强迫引起EASM降水出现约430年的周期变化特征, 这与高分辨率重建资料记录的周期相似。这一百年尺度变化的空间主模态呈南北偶极型分布, 北方降水与太阳活动存在显著的同期正相关, 当太阳活动增强时东亚海陆热力差异加强, 陆地海平面气压降低, 引起异常的气旋性环流, 有利于北方降水增多。南方降水与太阳活动呈负相关并滞后于太阳活动, 太阳活动通过调制赤道太平洋类拉尼娜态的海温梯度, 引起西北太平洋风-蒸发-海温的正反馈机制, 触发异常的西北太平洋气旋性环流, 从而导致南方降水减少。

     

浑善达克沙地磁化率和有机质揭示的全新世气候变化

根据浑善达克沙地锡林浩特剖面磁化率、有机质等气候代用指标的变化特征和14C测年结果,分析和讨论了浑善达克沙地10.7kaBP以来的气候变化过程.实验数据显示地层剖面磁化率和有机质值的变化趋势基本一致,且峰值段对应古土壤层,谷值段对应风成砂层.依据磁化率和有机质含量的变化将浑善达克沙地全新世气候变化分为5个阶段:10.7～8.5 kaBP,气候相对冷干,冬季风较强,夏季风相对较弱,但有增强趋势;8.5～5.8 kaBP,气候温暖湿润,夏季风较强,冬季风相对较弱,与全新世最适宜期对应;5.8～3.5 kaBP,气候波动变化频繁,但夏季风和冬季风都相对较弱;3.5～1.9 kaBP,气候温暖湿润,仅次于全新世最适宜期,夏季风较强,冬季风相对较弱;1.9 kaBP以来,气候波动渐变冷干,冬季风逐渐波动增强,夏季风相对逐渐减弱.并且其气候变化与全球变化具有较好的一致性.     

全新世以来巴里坤湖面积变化及气候环境记录

通过新疆北天山东段巴里坤山北麓巴里坤湖及周缘地区7个剖面的沉积相带划分、OSL测年、粒度分析、磁化率测试,研究了全新世以来巴里坤湖区湖面积变化:14 000 a B.P.末次冰盛期晚期,东天山地区冰川发育,由于水体封存于巴里坤山冰川,导致巴里坤湖萎缩至1#剖面以北。8 000～4 000 a B.P.巴里坤山冰川融化,巴里坤湖扩张进入全新世以来最大湖期,湖泊扩张至1#剖面以南,面积达到600 km2。东天山地区温暖湿润的全新世适宜期为8 000～4 000 a B.P.。其后湖泊逐渐萎缩,4 000～2 000 a B.P.湖泊面积大约470 km2。2 000～1 000 a B.P.面积萎缩至380 km2。在1 500 a B.P.左右湖泊曾经基本干涸,在目前湖心地带出现泥坪沉积。其后巴里坤湖进入小湖期,湖泊面积在100 km2范围波动,时有扩张或干涸。全新世巴里坤湖水位变化主要受北半球夏季太阳辐射变化控制,具体表现在北半球冰盖由扩张转为融化背景下,全新世早期巴里坤山冰川发育和全新世中期的巴里坤湖冰川融水的注入扩张;巴里坤地区受东亚夏季风影响甚弱,西风环流带给的水量补充有限,全新世中晚期巴里坤地区向干旱环境发展。     

秦安地区全新世气候的周期振荡特征

通过对秦安大地湾8.3 m天然黄土剖面高分辨率(约为150 a)孢粉数据的研究,发现秦安地区孢粉数据与我国干旱、半干旱地区史料记载的旱涝演变有较为一致的变化,且有明显的冷干、暖湿的气候特征.奇异谱分析表明,秦安地区的旱涝变化有2 300 a、1 060 a、650 a和390 a的准振荡周期.准两千年周期与南亚季风的变化有密切的对应关系,也与太阳活动的强弱有关.     

全新世亚洲季风演变

亚洲季风是气候系统的重要组成部分,包括东亚季风和印度季风。全新世以来季风变化历史和机制对预测未来季风变化至关重要,是季风数值模拟重要的边界条件。全新世季风变化主要受太阳辐照强度的控制,在太阳辐照变化总趋势的基础上还存在千年—百年尺度的气候突变,与北大西洋冷事件对应。8.2ka和4.2ka存在比较典型的两个弱季风事件,前者特征是高纬寒冷,后者特征是中低纬干旱。近千年以来的中世纪暖期和小冰期发生在人类活动对气候有明显影响之前,对二者变化机制的理解可以加深目前地球气候变化中是自然因素还是人类活动占主导的认识。全新世季风在整体上受太阳辐照强度变化的控制,千年至百年尺度上的气候突变与太阳活动、北大西洋气候振荡、赤道太平洋地区的SST变化等众多因素有关。季风变化尤其是快速气候变化时期的季风研究是季风气候预测的重点也是难点。全新世东亚夏季风与印度季风的变化在整体趋势上是一致的,千年—百年尺度的变化上存在相位差。而东亚冬季风(EAWM)和东亚夏季风(EASM)之间的相位关系还不明确,需要进一步研究。