新疆罗布泊地区近160年来红柳沙包沉积纹层δ13C与气候重建

红柳沙包具有准确的计年和很强的环境信息储存功能,可以用来恢复数百年来的气候和环境变化。研究发现,罗布泊红柳沙包沉积纹层红柳落叶 δ13 C 序列高频变化受多个气候要素的综合影响,重建的罗布泊地区1839年以来的年平均气温、8~10月空气平均相对湿度及4~5月平均风速,较好地反映了该地区168年来的气候变化。对红柳落叶 δ13 C 高频变化序列的功率谱分析发现, δ13 C 序列含有显著的42.0a,10.5a,8.4a,4.0a,3.7a和2.9a等准变化周期,其中,准10.5a周期与太阳黑子约11.0a的活动周期基本一致。     

利用红柳沙包氢氧同位素重建罗布泊地区近160年间气候要素

新疆罗布泊地区存在的红柳沙包不仅是高分辨率的计年载体,同时蕴含丰富的环境演化信息。本文通过对罗布泊地区典型红柳沙包沉积纹层样品的氧氢同位素测定和分析,建立了红柳沙包沉积纹层的δD和δ18O序列, 并依此重建了罗布泊地区过去163年间的平均气温、相对湿度、降水量等气候要素变化序列。重建结果表明,3月份平均气温为7.39℃,其中1844～1960年略有上升,1960～1980年快速下降,到1980～2006年又开始回升;2～4 月份平均空气相对湿度为31.72%,变化幅度比较大,其中1844～1915年相对较高,1916～1960年相对较低, 1960～1990年左右是相对湿度高峰期,1990年左右至今接近平均值;7月份平均降水量为2.55mm,总体变化幅度不大,其中从20世纪30年代到60年代降水量很少,20世纪60年代以后有逐渐增加的趋势。     

全新世早期罗布泊气候变化和耕作活动的孢粉证据

为研究全新世罗布泊地区气候变化特征、罗布泊流域耕作活动,利用东湖湖心剖面(N40°8.965’,E90°30.535’)6个有机质AMS14C结果建立年代框架,剖面以5 cm间隔采样25块做孢粉分析。孢粉分析结果显示云杉花粉有河流携带特征,云杉含量增加说明流域来水量增加,气候湿润。根据孢粉组合可将剖面划分为3个带,1、2带又分别划分为2个亚带。1带深度为57～120 cm,流域水分逐渐减少,环境逐渐恶化;2带深度为22～57 cm,乔、灌木植物花粉和草本植物花粉含量基本稳定,以草本植物花粉为主;3带深度为0～22 cm,气候湿润。其中,1A、2A亚带和3带气候相对湿润,有耕作活动。结果表明:全新世早期罗布泊流域耕作活动的出现与消亡受气候变化控制,耕作活动出现在气候湿润时期,干旱时耕作活动消失;全新世早期罗布泊流域有过干旱时段。     

近400年来新疆策勒红柳沙包稳定氧同位素与气候变化

建立红柳沙包沉积纹层年代序列和提取气候环境信息是高分辨率古气候环境变化研究的重要手段。利用策勒达玛沟红柳沙包高度约450 cm沉积纹层红柳落叶的稳定氧同位素数据,结合策勒气象站1960~2011年观测数据,运用移动平均法对稳定氧同位素和气象数据进行平滑处理后,运用相关分析及逐步回归法,定量重建了策勒地区近400年来的4月平均气温和3月降水量序列。研究结果表明:红柳落叶δ^18O平均值为33.96‰,波动范围为27.18‰~44.07‰,波动幅度为16.89‰,δ^18O变化受多个气候要素的综合影响。δ^18O与4月平均气温呈显著负相关,与2月和12月平均气温呈显著正相关;δ^18O与10月、4月、5月、9月、7月以及全年的空气相对湿度呈显著正相关;δ^18O与3月、9月和8月的降水量呈显著正相关,与2月降水量呈显著负相关;δ^18O与2月日照时数呈显著正相关,与9月和10月的日照时数呈显著负相关。策勒地区近400年来气候变化可划分4个阶段:1635~1725年为暖干期,1726~1792年为冷湿期,1793~1897年为暖干期,1898~2009年为冷湿期。     

孢粉记录揭示的2万年以来若尔盖地区的气候变化

若尔盖黑河牧场ＤＣ剖面的孢粉记录表明，末次冰期晚阶段若尔盖原高的气候表现为不稳定性，即冷暖变化频繁，其基本变化与全球一致，相对暖的阶段发生在２０－１８ＫａＢＰ，１６－１５ＫａＢＰ和１３－１１．２ＫａＢＰ；相对冷的阶段在１８－１６ＫａＢＰ，１５－１４ＫａＢＰ和１１．２－１０．２ＫａＢＰ。其中末次冰期最盛期发生于１８－１６ＫａＢＰ；１１．２－１０．２ＫａＢＰ的降温可对应于ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ事件。     

渭河盆地新生代孢粉组合与植被演化特征

在新生代全球变冷的背景下,亚洲环境变化的主要特征之一是季风气候的形成和演化。渭河盆地具有连续的新生代沉积序列,为研究新生代植被演化历史,探究季风的阶段性变化特征提供了良好材料。文章通过分析和综合集成渭河盆地新生代的孢粉记录,初步重建了新生代以来的古植被和古气候变化序列。始新世植被以含热带亚热带乔木成分的落叶阔叶林为主,气候暖湿;渐新世植被类型为含常绿树种的落叶阔叶林,气候相对暖热湿润;早中新世植被以落叶阔叶树为主,气候温暖湿润,晚中新世植被以森林草原为主,气温和降水比早中新世略有降低;上新世植被为落叶阔叶林和针叶林交替出现,后期变为森林草原,气候向干凉方向发展;第四纪以来,植被向森林草原—稀疏的森林草原—草原发展,气候变化趋于凉干。新生代以来降水阶段性减少,与全球变冷趋势基本一致,可能揭示了全球变冷对构造时间尺度亚洲季风降水和植被演替的影响。

     

唐山地区晚更新世以来的孢粉组合特征及其与邻区的对比

通过对唐山市复兴路十中旧址钻孔更新统上部和全新统部分的60 m岩芯的沉积物及92件孢粉样品的分析, 建立了4个组合带, 总结了唐山地区晚更新世以来的植被演替和气候变化: (1)孢粉带Ⅰ, 以针阔混交林-草原为主, 气候温暖湿润; (2)孢粉带Ⅱ, 以疏林草原为主, 气候寒冷干旱, 为晚更新世以来环境最为恶劣的时期; (3)孢粉带Ⅲa, 植被为针阔混交林-草原, 气候温暖湿润; (4)孢粉带Ⅲb, 发育暗针叶林-草原, 气候寒冷湿润; (5)孢粉带Ⅲc, 植被为疏林草原, 气候寒冷略干; (6)孢粉带Ⅳ, 发育针阔混交森林, 气候温暖湿润, 为晚更新世以来水热条件最佳的时期。通过与邻区及全球冰芯、深海沉积研究成果的对比分析, 探讨了华北平原晚更新世以来的气候变化特点: MIS3的温湿条件显著优于MIS2和MIS4, 达到间冰期气候, 与MIS5相似, 局部地区甚至超过MIS1; MIS2不是一个持续干冷的过程, 而是一个由湿冷逐渐转向干冷的过程。此成果对探讨华北平原第四纪地层划分、对比和气候演化提供了科学依据。     

浙江瓶窑BHQ孔全新统孢粉组合特征与气候变化

利用浙江省瓶窑北湖BHQ孔长约14m的岩心,以4个AMS¹⁴C数据为年代依据,对49块样品进行孢粉分析。分析结果发现,样品中孢粉浓度差异较大,植物种类繁多,总计103个科/属。通过对孢粉组合特征的分析,结合岩性特征,划分出3个孢粉带和9个亚带,重建了研究区早—中全新世植被演替和气候冷暖波动的环境序列。19～8.9m沉积时段,对应于早全新世气候回暖期,研究区植被主要是以落叶栎、松、阿丁枫和枫杨为主,混有少量常绿栎和榆等的针叶—落叶阔叶混交林,常绿乔木花粉含量较低,说明研究区经历晚更新世晚期新仙女木事件后进入全新世,气候迅速转暖;8.9～6.7m沉积时段,对应于全新世最适宜期,为研究区水热条件配置最佳阶段,主要发育由落叶栎、常绿栎、松、阿丁枫、枫杨和榆等组成的常绿—落叶阔叶混交林,常绿乔木的种类和含量要远远高于前一阶段,指示气候变化的最适宜阶段;6.7～4.775m沉积时段,对应于中全新世气候波动期,孢粉组合发生明显波动,研究区植被主要以落叶栎、枫香、松、枫杨等落叶阔叶乔木为主,常绿栎花粉的含量急剧萎缩,表明研究区植被类型演替为落叶阔叶林,反映经历了较为剧烈的气候恶化事件,而本段高含量的稻属花粉(≥35μm)可能指示该时段研究区存在一定规模的古人类活动。     

35000 aBP以来四川洪雅的孢粉记录与气候变化

运用古气候参数方法对四川洪雅GMH剖面进行孢粉分析,结合定年数据,分析出本区自晚更新世晚期以来的植被变化和气候变化并与我国南方石笋记录等进行对比分析。研究表明:从大约35670 aBP以来,四川洪雅地区总体经历了暖湿—温润—凉干—温润—冷干—温湿—凉润—暖湿—温润的气候变化过程,其间多有反复;GMH剖面孢粉记录与我国南方石笋记录在古气候变化的大趋势上基本一致,对H3、H2、H1、YD等气候事件反映明显;E带(21100-17000 aBP)对应的降温减湿期较石笋记录提前出现与研究区位于第一、二级阶梯过渡地带、山前台地的地貌特征有关;对比发现I带中的温干气候期(约2150aBP前后)具有一定的区域性意义。      

近1500年来新疆艾比湖同位素记录的气候环境演化特征

利用介形虫壳体^δ18O,^δ13C及其沉积物有机质^δ13C同位素组成等环境代用指标,重建了西北干旱区艾比湖地区近1500年来气候环境演化特征。结果表明,气候不稳定性不但出现在时段约660～760A.D.及约1380～1500A.D.由暖干变冷湿的气候转换时期,也出现在时段约1050～1150A.D.及约1850～1940A.D.由冷湿变暖干的转换时期。尤其是由冷湿到暖干的气候转换时期,频繁而大幅度的气候变化影响湖泊水环境的稳定连续性,限制了介形虫等湖泊生物的生存,造成湖泊生态环境系统的破坏。而在百年尺度上艾比湖地区气候表现为暖干、冷湿的组合特征。约1850年开始,气候出现明显的干旱化趋势。     

古里雅冰芯近2000年来气候环境变化记录

古里雅冰芯高分辨率地连续记录了近2000年来的气候环境变化。以δ18O和冰川积累量为指标的气候变化记录的重建表明,温度的波动频率大于降水波动频率,但每次干湿变化中的幅度却又大于温度变化幅度。同时,可以明显看出降水变化滞后温度变化的特征。以Na＋,Mg2＋,Cl-,SO2-4等阴、阳离子为指标的大气成分和环境变化记录的重建,揭示了青藏高原地区大气成分和环境变化与气候变化的密切关系。     

近1500年来新疆艾比湖同位素记录的气候环境演化特征

利用介形虫壳体δ18O,δ13C及其沉积物有机质δ13C同位素组成等环境代用指标,重建了西北干旱区艾比湖地区近1500年来气候环境演化特征。结果表明,气候不稳定性不但出现在时段约660～760A.D.及约1380～1500A.D.由暖干变冷湿的气候转换时期,也出现在时段约1050～1150A.D.及约1850～1940A.D.由冷湿变暖干的转换时期。尤其是由冷湿到暖干的气候转换时期,频繁而大幅度的气候变化影响湖泊水环境的稳定连续性,限制了介形虫等湖泊生物的生存,造成湖泊生态环境系统的破坏。而在百年尺度上艾比湖地区气候表现为暖干、冷湿的组合特征。约1850年开始,气候出现明显的干旱化趋势。     

罗布泊地区第四纪岩石地层、磁性地层和气候地层

罗布泊地区的AK1孔,是目前为止该区唯一的、最深的钻孔,深465.55m。依据AK1孔的岩性特征、热释光年龄、古地磁极性倒转、磁化率变化和Fe2O3含量的研究,将该地区第四纪地层划分如下:全新世为灰色—浅灰绿色色系,与晚更新世的界线划在深8.80m处,年龄值为11.5kaBP;晚更新世为杂色色系,与中更新世的界线在牙买加反向极性亚带的底界面上,深66.25m,年龄值为0.20MaBP;中更新世为褐黄色—土黄色色系,与早更新世的界线划在布容正向极性带—松山反向极性带的界面上,深235.00m,年龄值为0.73MaBP;早更新世为灰色色系,与上新世的界线在松山反向极性带—高斯正向极性带的界面上,357.50m深,年龄值为2.48MaBP;上新世为土黄色与灰色交替色系,顶部为厚8.78m的土黄色粘土层,与下更新世底部厚25.27m的灰色粗砂和含砾粗砂层相接,界限清晰。本区第四纪岩石地层、磁性地层和气候地层的底界,完全一致。因此,它是一条具有全球等时性的界线,可用以与世界其他地区的第四纪地层进行对比。     

希门错2000多年来气候变化的湖泊记录

本文根据青藏高原东部希门错短柱岩芯XM9201沉积物的物理、化学和生物指标的综合分析,讨论了该区2000多年来的气候变化过程。结果表明,2000多年来希门错地区总体表现出变暖的趋势,可以区分出4个阶段,即780～430B．C,480～1460A．D．的暖期和430B．C．～480A.D,1460～1900A．D．的冷期。另外,还对比我国东西部历史气候记载及冰芯研究,探讨了不同气候事件的特点。     

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。     

罗布泊地区晚冰期至中全新世气候特征及气候波动事件

本文对罗布泊深220cm的DHX剖面沉积物元素、粒度、TOC（总有机碳）、C/N（总有机碳/总有机氮）分析。利用AMS ¹⁴C测年结果建立年代框架,探讨了晚冰期至中全新世环境演变特征及气候快速变化事件。结果显示气候环境经历了5个演变阶段：1）晚冰期（12.8~11.4cal.ka B.P.）罗布泊地区以物理风化为主,气低温,流水携带外来有机质少,湖泊水动力小。这可能是太阳辐射低、热带辐合带（ITCZ）纬度位置较低形成的。2）全新世11.4~9.6cal.ka B.P.期间,罗布泊地区以化学风化为主,流水携带外来有机质增加,气温升高,气候暖湿。这可能是夏季太阳辐射高,冬季太阳辐射低,热带辐合带位置北移,导致全年冰雪融水或山地降水增加、蒸发少,全年水分盈余,气候湿润。3）9.6~8.2cal.ka B.P.期间以化学风化为主,流水携带外来有机质减少,各指标指示湖泊水位波动明显,这可能是热带辐合带位置波动的结果。4）8.2~6.7cal.ka B.P.期间气候暖湿,以化学风化为主,此时段热带辐合带北移,季风仍较强,罗布泊源区昆仑山受其影响降水多,罗布泊来水增加气候相对湿润。5）6.7~5.5cal.ka B.P.期间水动力增加,气候逐渐变干,这可能是热带辐合带南移,夏季太阳辐射降低,冰雪融水量减少,冬季太阳辐射增强蒸发量增加引起的。其中,罗布泊大约在11.0cal.ka B.P.、10.0cal.ka B.P.、9.3cal.ka B.P.、8.4cal.ka B.P.、7.0cal.ka B.P.和5.8~5.5cal.ka B.P.期间出现了一系列气候干旱事件。罗布泊DHX剖面记录的这些气候事件在本区及其他地区也被广泛记录,并与格陵兰冰芯及北大西洋地区降温、热带辐合带南移、季风减弱一致,反映了此区在响应全球变化过程中既有区域特点,也有广泛的一致性特征。说明罗布泊地区对全球环境变化非常敏感并受控于全球变化。

     

罗布泊盐湖过去2000a气候变化曲线的全球对比

根据近年来对过去2000a气候变化研究成果,通过遥感方法将罗布泊盐湖近2000a气候变化记录与不同地区、不同类型的气候变化曲线进行对比分析,探索了现代盐湖对气候事件的响应机制,并证明了罗布泊盐湖沉积物的气候变化曲线具有明确的古气候意义.研究表明在公元1300~1500a区间,罗布泊盐湖气候记录与北半球千年来地面空气温度变化的相关性大于0.8;千年尺度变化与古利雅冰芯曲线较一致,气候变化趋势是缓慢上升;600a以来,与北京石花洞石笋微层记录曲线有较好的相关性;相对于北半球区域气候,在公元13世纪前后出现过滞后现象.     

额济纳233年来胡杨树轮年表的建立 及其所记录的气象、水文变化*

通过胡杨树轮宽度的分析,建立了内蒙古额济纳地区过去233年来的STD,RES和ARS年表;并将树轮STD年表与采样点附近额济纳气象站的气温、降雨量以及狼心山水文站的地下水水位等记录进行了相关分析。结果表明,在额济纳地区显著影响该地胡杨生长的主要限制因子是地下水水位。胡杨树轮宽度年表与冬季及全年地下水水位相关性最高,分别为-0.808(p＜0.01)和-0.724(p＜0.05)。在此基础上,设计转换方程,重建了额济纳地区过去232年来冬季及全年地下水水位变化历史,冬季地下水水位重建方程的解释方差达76.3 % (调整自由度后为70.4 ％ ,n=11,r=0.874,F=12.881,p＜0.003),全年地下水水位重建方程的解释方差为72.8 ％ (调整自由度后为66.1 ％ ,n=11, r=0.854,F=10.731,p＜0.005)。