220ka BP来萨拉乌苏河流域地质剖面地球化学特征及其对全球气候变化的响应

萨拉乌苏河流域位于我国北方沙漠/黄土过渡带和生态脆弱带,它对全球气候变化反映非常敏感,是研究全球气候变化响应的理想区域.对该区域滴哨沟湾剖面地球化学元素氧化物及其比值变化进行了分析,结果表明:约220 ka BP以来我国北方气候变化极不稳定,存在着不同时间尺度的频繁变化,这种不稳定性无论是在冰期还是间冰期都有很好的反映.其中倒数第二次间冰期存在3次气候波动;倒数第二次冰期存在7个气候旋回;末次间冰期存在7个气候旋回;末次冰期存在9个气候旋回.这些气候变化与深海氧同位素、极地冰芯反映的全球变化具有良好的对应关系,反映了该区气候变化与全球变化的高度一致性.     

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.     

末次间冰期以来地球气候系统的突变

地球气候系统的突然变化是近年来地学研究的热点。取自极地冰芯、海洋沉积物和陆地的古气候记录表明,末次间冰期以来全球经历了一系列数百年—千年时间尺度的气候突变事件,证明了在末次冰期—间冰期旋回大尺度气候变化背景下,全球气候存在较大不稳定性这一基本事实。尽管末次间冰期以来这些数百年—千年时间尺度气候突变事件的成因和影响范围还存在明显的不确定性,但已从诸如末次间冰期(MIS 5e)中期的干冷事件、末次冰期的Dansgaard-Oeschger旋回、Heinrich事件和Younger Dryas事件以及发生在全新世冰后期的一些降温事件的研究中,获得对过去130 ka来气候变化过程总体上的认识和理解。综述了近年来的主要研究成果,介绍了有关末次间冰期以来全球气候突变事件发生的时间、过程和机制等最新的研究进展。     

末次冰期河流下切行为对气候变化的响应模式

末次冰期是距离人类最近的一次冰期,气候异常寒冷且存在高频高幅波动,河流系统如何响应冰期气候的变化值得关注与研究。基于河流系统对气候变化的敏感响应,传统的经典地貌理论认为河流下切在河流阶地形成过程中起着至关重要的作用,河流的下切行为发生在间冰期或者冰期向间冰期的过渡阶段,堆积行为发生于冰期,然而近年来最新的河流地貌研究成果表明,末次冰期河流下切较为普遍。首先对河流阶地形成的传统模式进行总结分析,认为单纯的构造驱动模式存在不合理性,气候也发挥着重要的调节作用;单一的气候变化无法驱动多级且高差较大阶地的形成,地壳抬升往往是必要因素;气候变化是引发河流堆积-下切行为转换形成河流阶地的关键因素。其次通过前人的研究案例总结出末次冰期河流下切行为响应气候变化的三种模式：(1)气候的高度不稳定性引发大规模的洪水事件驱动河流快速下切;(2)快速隆升区气候高频波动叠加构造抬升驱动河流下切;(3)沿海平原地区海平面大幅度下降驱动河流下切。这三种模式对于理解末次冰期河流系统对短尺度高频气候变化的响应以及对河流阶地成因的判断具有十分重要的指导意义。     

千百年尺度气候快速变化及其数值模拟研究进展

千百年尺度全球气候快速变化是古气候研究中的一个重要内容。研究发现，末次冰期和全新世都存在着千年、百年尺度的快速气候变化，其变化幅度可以达到典型的地质变化或天文因子所造成的冰期/间冰期的气候振荡幅度，同时这些古气候事件具有全球性。对冰期和全新世气候变化的数值模拟揭示了气候系统对地球轨道参数变化的响应以及海洋、植被、冰盖、温室气体等反馈因子的重要性,其中大洋温盐环流对北大西洋淡水注入的敏感性与末次冰期和全新世气候快速变化密切相联。利用中等复杂程度的气候模式（EMIC）CLIMBER 2模拟了末次冰期典型时段（60~20 ka BP）D/O和Heinrich事件以及东亚气候的响应过程。模拟研究揭示了全新世青藏高原冰雪环境对亚洲—非洲季风气候的显著影响。今后的古气候模拟研究将在改进模式分辨率、结合古气候代用资料确定更加符合历史时期边界条件以进一步改善气候模式的基础上,更加注重气候突变机制的研究以及加强全球变化背景下的区域气候的长期变化研究。     

南海巽他陆架末次冰期以来的孢粉记录初步研究

通过分析沉积速率较高、且有同位素准确测年的南海南部巽他陆架18323柱状样的孢粉记录,分析重建该地区31 ka BP以来的植被和气候变化历史。结果表明,末次冰期以前植被主要组成是热带低地雨林,到末次冰期温度降低,热带低地雨林含量减少,草本植物含量剧增,红树林几乎绝灭;再从末次冰期到融冰期气温升高,热带低地雨林回升,对海平面变化反应敏感的红树林含量稳定增加。研究认为末次冰期前到末次冰期气温降低,湿度下降,到融冰期气温波动性回升,海平面升高。     

末次冰期40 ka以来阿拉善高原地区的环境演变与地貌演化

阿拉善高原末次冰期（40 ka）以来的环境演变研究是揭示中纬度沙漠的发展变化与物质来源的重要依据,为不同尺度区域乃至全球气候变化间的比较提供依据,进一步揭示气候要素的发展变化。目前已有大量的研究工作及成果见诸文献报道,但缺乏系统性的总结与对比分析,尤其是40 ka以来的环境演变过程及其原因。本文通过对中西方已有文献的系统总结和对比研究,从末次冰期、全新世早、中、晚期的古气候变化记录、地貌演化记录及环境变化的原因、可能存在的问题等方面,分析了阿拉善高原地区末次冰期以来的环境演变历史。指出约40 ka到末次盛冰期结束时的环境比现在湿润,之后至更新世结束环境普遍干旱,风沙活动增强;但是乌兰布和沙漠的环境演变与区域总体的变化结果不同,即整个末次冰期均表现为干旱的环境;全新世早期和中期环境普遍湿润,湖泊、植被等进一步发育,风沙活动弱,全新世晚期环境干旱,沙漠或进一步扩大。但是,腾格里沙漠全新世早期表现为干旱的环境,并且存在争议最大的是巴丹吉林沙漠全新世中期的干旱事件,这些问题仍需要进一步研究。此外,西风带、东亚季风在不同时期对研究区气候变化的影响不同,关于研究区与全球气候变化的具体关系的研究很少,缺少代表性事件的证据。沙源的研究结果存在不一致性,由于研究方法的局限性和地貌营力作用的复杂性,沙源的定性和量化分析具有一定的难度;沙丘的形态、分布与风的方向、能量具有相互指示性,适当的风能才是沙丘建造的关键;从气候变化的全球尺度分析,沙漠的形成普遍与冰期或者气候寒冷干燥时期相对应。     

中国内蒙古哈马尔太碱湖Ha01孔岩心13000a以来的古气侯记录

通过对内蒙古哈马尔大碱湖Ｈａ０１孔岩心古气候记录的研究，划分出１３０００ａ以来的１０个气候期及若干气候阶。对比表明，与全球气候变化是一致的。在末次冰期盛冰期之后，冰后期之前，有三次明显的急速降温，先后有老仙女木冰阶、中仙女木冰阶和新仙女木冰阶；冰后期以来，有两次大幅度的降温事件，均具有全球性，一次冷点是７６４０ａＢ．Ｐ，一次冷点为５０００ａＢ．Ｐ，前者相当Ｄｅｍｏｎ称作的第一新冰期，后者相当第一新冰期。近２０００年该盐湖的气候变化与中国历史文献资料相吻合。     

中国内蒙古哈马尔太碱湖Ha01孔岩心13000a以来的古气候记录

通过对内蒙古哈马尔太碱湖Ｈａ０１孔岩心古气候记录的研究，划分出１３０００ａ以来的１０个气候期及若干气候阶。对比表明，与全球气候变化是一致。在末次冰期盛冰期之后，冰后期之前，有三次明显的急速降温，先后有老仙女木冰阶、中仙女木冰阶和新仙女木冰队；冰后期以来，有两次大幅度的降温事件，均具有全球性，一次冷点是７６４０ａＢ．Ｐ．，一次冷点为５０００ａ．Ｂ．Ｐ．，前者相当Ｄｅｎｔｏｎ称作的第一新冰期，后者相当     

末次冰期冰碛垄系列的形态特征及其形成探讨 ——以帕隆藏布江谷地为例

冰碛的形态特征是气候变化的标记.以往的野外考察发现末次冰期的冰碛具有近乎统一的发育模式.选取藏东南帕隆藏布江流域的10条冰川, 研究其前方末次冰期冰川堆积特征, 以揭示其所反映的气候变化过程. 结果表明: 末次冰期MIS2形成最高大的冰碛垄, 我们称之为主冰碛垄, 这套冰碛垄示意当时冰期气候持续稳定时间最长.为主冰碛垄所部分覆盖而由其底部延伸出来的, 尚有至少两套范围更大、 但规模较小的冰碛垄, 表明MIS2之前冰期气候可能曾更加严酷, 但持续时间相对要短, 可能反映MIS4和/或MIS3的冰期气候特点.主冰碛垄内侧一直到现代冰川相当长的河谷段, 通常呈现多道冰碛垄, 规模均较主冰碛小, 它们有的不排除作为后退冰碛(recessional moraine)的可能性, 但晚冰期(YD)、 抑或H1事件应当是值得注意的.临近现代冰川末端, 一般能够辨别新冰期和小冰期冰碛垄. 因此, 藏东南这样一系列的冰川堆积, 以其形态、 范围和规模特征, 辅之以高精度的系统测年, 几乎可恢复出气候变化曲线来, 了解与全球氧同位素曲线之间的齿合关系.     

末次冰期以来中国季风区西北边缘沙漠演化研究

我国季风区西北边缘的沙漠是全球中纬度敏感带的重要组成部分.本文选取区内的毛乌素沙地、共和沙地和腾格里沙漠,通过对末次冰期以来地层年代学、沉积相和地层空间分布的研究,重点探讨了末次冰期和全新世时期两个特征时段的沙漠演化.其中末次冰期是沙漠的持续发展、扩张期,奠定了沙漠的空间格局;全新世早期沙漠总体趋于固定、缩小,中期沙漠大部处于固定、缩小状态,晚期沙漠有所扩大,但未达到末次冰期的最大规模.     

末次间冰期以来沙漠-黄土边界带移动与气候变化

位于现代季风区边缘的沙漠－黄土边界带，具有高度不稳定性。末次间冰期以来历经多次北进南退移动和暖湿、冷干变化。依据古风成砂－黄土－古土壤叠覆更替的沉积序列和磁化率等气候代用指标分析，对末次间冰期以来，尤其是特征时期边界带的位置进行了讨论。其中，盛冰期时移动幅度最大，南界可能达３０°Ｎ左右；末次间冰期和全新世气候鼎盛期最靠西北，南界在古长城以北。全球冰期－间冰期波动导致的气候变化以及东亚冬夏季风强弱变化是控制边界带移动和气候变化的根本因素。     

天山乌鲁木齐河源末次冰期以来气候变化与多年冻土的形成

末次冰期以来,乌鲁木齐河源气候变化幅度较小,一直处于较为稳定的寒冷气候条件下。埋藏腐殖质土的存在说明末次冰期以来河源区的地层在加积,在寒冷气候条件下,地层的加积导致了共生多年冻土的形成。根据轻矿物学方面的证据及与前人工作的对比,认为末次冰期时乌鲁木齐河源区多年冻土下界的位置应在2100ma.s.l.附近,约比现代多年冻土的下界低900m。     

距今220 ka以来大同盆地沉积物磁化率反映的气候变化

大同盆地地处我国季风影响的北部边缘, 第四纪以来盆地内发育厚层的河湖相地层, 其上覆盖马兰黄土或全新世沉积, 蕴含着丰富的气候环境变迁信息, 是研究气候环境变化的理想场所. 在对盆地内地层考察的基础上, 对晚近地质时期河湖相与风成相互层沉积剖面的磁化率、粒度变化进行了分析. 结果表明: 220 ka BP以来大同盆地气候变化经历了中更新世(220~199 ka BP)暖湿期、中更新世(199~138 ka BP)干冷期、末次间冰期(138~71 ka BP)暖湿期、末次冰期(71~11 ka BP)干冷期、全新世(11 ka BP至今)频繁的干冷暖湿波动变化过程, 每个阶段仍有次一级的气候波动. 大同盆地这种气候变化与深海氧同位素以及我国北方萨拉乌苏河地区、岱海等地揭示的气候变化有很好的对应, 反映出本区气候变化是对全球冰期-间冰期气候波动的响应.     

甘孜绒坝岔古冰川演化与黄土古土壤对比研究

横断山脉绒坝岔，保留有从倒数第二次冰期到新冰期的较完整的冰川沉积序列。对冰碛物进行了ESR测年，其分别形成于5．6kaBP、新冰期与末次冰期之间、16．3kaBP、18．7kaBP、43．7kaBP以及倒数第二次冰期。TL测年结果显示，甘孜雅砻江江畔阶地黄土从末次冰期之初开始堆积，结合甘孜黄土-古土壤序列代用指标的综合分析，发现绒坝岔冰碛物形成年代与甘孜剖面黄土、古土壤沉积年代有较好的对应关系。末次冰盛期(LGM)，绒坝岔冰碛垄走向有一次接近90。的改变；末次冰期间冰段，对应于MIS3b，其冰川规模甚至超过了LGM时期。     

末次冰期冰川规模与冰川"异时"、"同时"问题的讨论

亚洲末次冰期冰川发育特征的深人研究表明，末次冰期冰川规模早期大于晚期。最近，国内外已经注意到末次冰期中期(MIS3b)存在全球性质的降温时段，此时湿度大，并与低温相结合，引起冰川前进的规模也大于干冷的末次冰盛期(LGM)，指示末次冰期以来的冰川演化不仅仅是亚洲自身的区域性特点，而且有可能带有全球性．同时，东亚沿海山地冰川发育表现为与大陆内部不一致的特征，说明即使在同一季风系统条件下，由于地理位置、水热条件的不同，也可以引起冰川演化的区域分异，呼应早期提出的冰川发育“异时性”理论。从研究末次冰期冰川发育规模入手，讨论西风带与季风带对冰川发育规模的影响，结合其它地区末次冰期冰川发育特点，进而得出：由于海-地-汽系统循环在不同区域、不同时期对冰川发育影响不同，在各地冰川最大前进规模和时间是一致或不一致的，在10ka和30ka时间尺度上冰川发育可能存在“同时”和“异时”两种情况。     

雅鲁藏布江大拐弯地区末次冰期以来的冰川活动证据及其构造一环境意义

本文重点讨论雅鲁藏布江大拐弯入口地区末次冰期以来冰川活动的地貌学、^14C和^10Be定年结果及其构造一环境意义。在海拔3200m的观景台发现距今24—18ka的冰砾阜,说明末次盛冰期时大拐弯入口地区有大规模的冰川下移现象,并阻塞了雅鲁藏布江主河道,形成堰塞湖,暗示雅鲁藏布江在末次盛冰期时已经下切到与目前接近的深度。在海拔3150m的打林村阶地,其4级阶地上的砾石^10Be暴露年龄显示该阶地形成于距今9．0—8．7ka的末次冰期与新冰期之间的间冰期,意味着这一期间则隆弄冰川再次下移导致阻江。近60年来则隆弄冰川3次跃动,两度阻江,是20世纪3次气候突变的表征。雅鲁藏布江大拐弯入口地区末次盛冰期以来的冰川进退历史对气候变化有良好的指示作用,该历史与大拐弯入口地区的构造地质背景有密切的联系。     

季风的发展与冰川的消失——从台湾高山末次冰期冰川发育特征说起

台湾高山有无第四纪冰川之争,经历60a后终于得到澄清．此次查明台湾雪山主峰区有3套 不同时期的冰川遗迹．如冰斗湖、冰坎、大型磨光面和擦痕以及冰碛垄等,分别命名为山庄冰阶(末 次冰期早期．44.25±3.72ka BP)、黑森林冰阶(末次冰期最盛,18.26±1.52 ka BP)、雪山冰阶(末次冰 期晚期,10.68±0.84 ka BP)尤其以早期冰川规模大为特征．澄清了地学界近65a来的怀疑,将为 全球变化研究增添新内容．     

快速气候变化与高分辨率的深海沉积记录

通过高分辨率海洋古气候序列研究快速气候变化的机制是大洋钻探ODP及相关的国际海洋古全球变化研究IMAGES的重要贡献。研究发现,千年、百年尺度的古气候事件具有全球性,不仅见于冰芯和北大西洋高纬区,也发生在热带太平洋等其它海区和地球的其它部分;不仅见于末次冰期,也发生在全新世和早、中更新世。尽管这些快速气候变化的原因和机理尚无定论,但至少说明存在有别于冰期／间冰期冰盖体积变化的因素（如热带过程、太阳活动等）在起作用,从根本上改变了学术界对地球气候环境系统历史的认识。     

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S。～LZ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,S。～S。的总厚度为4…