渤海湾西岸CZ01钻孔沉积物粒度端元分析及其气候—海平面变化响应*

沧州地区位于海陆交互的渤海湾西岸,易受到海平面变化和极端气候事件的影响,对于全球气候变化的响应十分敏感。应用非参数化端元分析模型将沧州地区CZ01钻孔中更新世晚期以来的沉积物粒度划分出6个端元并分析其物源,结合已有地质记录,揭示不同时间尺度下各端元对气候—海平面变化的响应。结果表明: (1)EM1(5.01 μm)主要为远源的风尘输入,EM2(13.18 μm)和EM3(39.81 μm)为古黄河所携带的沉积物,EM4(69.18 μm)和EM5(138.04 μm)为海相沉积物,EM6(275.42 μm)可能指示古洪水等极端气候事件。(2)深海氧同位素(MIS)Ⅰ 阶段,气候温暖湿润,EM4+5含量指示渤海海平面整体呈波动上升的趋势并逐渐接近现代海平面。该阶段内由于11.5 ka BP左右的新仙女木事件以及5.1 ka BP左右冷干事件的发生,渤海海平面在稳定上升状态后出现停滞或小幅下降的现象; 而在9.5 ka BP、7.5 ka BP、5.8 ka BP和1.7 ka BP左右,东亚夏季风增强导致降水增加,渤海海平面升高。(3)MIS Ⅵ 阶段北半球气候冷干,150~132 ka BP左右因喜马拉雅运动减弱造成的区域沉降中心转移致使渤海海面升高。MIS Ⅴ 阶段气候波动剧烈: 在间冰期暖期(5a、5c和5e)气候暖湿,渤海海平面上升; 而MIS5b和5d时期渤海海面高度较低。MIS Ⅳ 阶段较MIS5a末期海平面突然下降后趋于稳定,期间出现若干次小规模海侵事件,可能与东亚夏季风频繁变化有关。MIS Ⅲ 阶段至末次冰盛期海平面大幅度下降且存在周期性升降变化,并在46 ka BP左右出现大规模海侵事件。MIS Ⅱ 阶段较MIS Ⅲ 阶段海平面出现小幅度下降,为低海平面时期; 伴随15 ka BP左右冰盛期的结束,东亚夏季风增强,海平面开始上升。渤海海平面180 ka BP以来的变化记录与北半球乃至全球范围内的地质记录存在一致性,与太阳辐射波动引起的冰川消融及东亚夏季风变化密切相关。     

黄河三角洲的地面沉降分析以及海水淹没预估

在全球气候变化背景下,不断上升的海平面和地面沉降使黄河三角洲面临着严峻的海水淹没风险,对未来黄河三角洲的可持续发展造成威胁。预估黄河三角洲由于地面沉降而造成的相对海平面变化有助于深入认识当前海水淹没风险,并可以及时采取措施应对。首先,基于小基线集干涉测量技术得到2016年2月至2019年9月的平均沉降速率,利用水准数据进一步提高InSAR结果精度,补偿后最大平均沉降速率达-357 mm/a,结合高分影像的目视解译发现地面沉降的主要原因为地下卤水和油气的开采。其次,结合沉降点分布发现自然沉积作用对沿岸沉降影响还在继续。最后,使用有源算法,结合地面沉降结果和IPCC AR6中SSP2-4.5情景下海平面上升高度的置信区间建立海水淹没模型。模型结果表明：以当前沉降速率,到2030年、2050年和2100年,海水淹没面积占比分别为6.76%～6.84%、10.81%～11.11%和28.71%～30.92%;当沉降速率降至当前速率的50%和25%时,海水淹没面积占比分别为5.84%～5.91%、8.20%～8.40%、19.05%～21.51%和5.34%、6.60%～6.69%、9.89%～...     

1980-2011年全球不同地区冰川物质平衡变化分析

在气候变暖背景下,全球大多数冰川加速退缩,冰川物质亏损严重,呈负平衡增长趋势。利用世界冰川监测服务处（WGMS）最新刊布的物质平衡资料,对全球重点监测冰川的物质平衡现状及结果进行扼要的总结和比较,分析了1980-2011年全球不同地区冰川物质平衡的区域特征、变化过程及总体变化趋势,评估了冰川物质平衡对海平面变化的贡献。结果表明：1980-2011年,全球冰川物质亏损严重,加速退缩,平均减薄了14 m,其中阿尔卑斯山脉及太平洋海岸山脉的退缩尤为明显,平均减薄了30 m左右;各地区冰川的平均物质平衡变化趋势与全球平均趋势基本保持一致,具有典型的纬度地带性分布特征;物质平衡变化过程分为正平衡波动型、负平衡波动型及负平衡持续增长型三类,但总体上处于负平衡持续增长趋势;在全球继续增温的未来,冰川将会继续退缩,物质亏损强度不断增大,负平衡趋势不断增强。冰川物质平衡对海平面上升的贡献呈增大趋势,且与全球气温上升基本上是同步的。     

珠江口外海域与珠江三角洲晚更新世以来的地层层序对比

本文综合运用珠江三角洲外南海北部陆架的地震测线和三角洲地区的钻孔资料进行联合解译,获得由浅海至陆地的层序地层剖面,辨识出三角洲地区4套地层层序和南海北部陆架6套地层层序及体系域,前者仅记录了2个沉积旋回和相应的2次海面变化,而后者记录了更多沉积旋回及相应的海平面波动.在海、陆层序对接和对比的基础上,文章重点把南海北部陆架6套地层层序与深海氧同位素阶段MIS6~MIS1进行了对比分析,认为珠江三角洲下旋回与南海北部陆架层序D相当,珠江三角洲下旋回对应着南海北部陆架MIS6~MIS5(距今15万年~8万年)时代的层序地层,MIS4~MIS2末次冰期低海面时期的三角洲沉积位于现今南海北部陆架之上,并未向北延伸到现代珠江三角洲地区.珠江三角洲和南海北部陆架的下沉都是南海陆缘扩张的表现.     

苏拉威西海周边地区全新世植被演化及气候变化

全新世时期的环境和气候变化是全球气候模拟、预测中不可或缺的资料.对苏拉威西海西北部MD98-2178孔(3.6200°N,118.7000°E,水深1 984 m)全新世的样品进行孢粉分析和浮游有孔虫氧稳定同位素测试,重建全新世苏拉威西海周边地区植被演化和气候变化图景.根据孢粉记录得到:在全新世早期至7 ka BP时,各孢粉组合浓度剧烈下降,指示海平面处于上升阶段;在7~4 ka BP时,各孢粉组合浓度都处于低谷,体现为高海平面期;在4 ka BP之后,孢粉记录则显示海平面有小幅的下降.在全新世中期,即5~4 ka BP,热带高山雨林花粉含量明显上升,表明是温度低值期.蕨类孢子记录显示降雨量在全新世早期是持续增加的,但在全新世中期之后,降雨量有所减少,这与陆地孢粉记录和印尼石笋记录的结果相似,体现全新世该地区降雨量受海陆格局和太阳活动共同影响.      

渤海西南岸6000年古海岸线重建及影响因素解析

全新世大暖期的海平面上升对全球海陆变迁产生了重大影响,重建这一时期的古海岸线对研究古海岸环境演化及预测未来海岸线变迁都具有重要意义,特别是在沿海低洼地带.本文以渤海西南沿岸为典型区域,收集具有完整测年的6ka B.P.左右的51个钻孔埋深数据,内插得到区域沉积层厚度图;再对已有文献中的钻孔高程数据重新订正,根据构造分区拟合出不同区域的相对海平面变化曲线;最后结合区域陆地现代数字高程模型(DEM),利用已有的古海岸线重建模型,构建了6ka B.P.的DEM,进一步分析全球海平面变化及构造运动作用在海岸线变迁中的影响.结果表明,全新世最大海侵时期,渤海西南岸陆地面积减少了2.08× 104km2,0m等高线深入内陆最远达约129km,在构造抬升或稳定区域,到达现在海岸6m高程附近,而快速下沉区则可达到8～10m等高线附近.沿岸相对海平面变化自菜州湾东岸向渤海湾西南岸逐渐降低,最高在现代海平面以上4m多,最低处略高于现代海平面,受构造升降作用影响明显.基于雷达剖面进一步估算,全球海平面变化在相对海平面变化的贡献量为上升1.52m,构造作用的影响为,莱州湾东岸3m,莱州湾南岸0.37m,现代黄河三角洲地区-0.36m,渤海湾西南岸-0.70m.     

广东全新世海平面重建与冰川均衡调整模型结果的比较

中国广东沿岸作为一个冰川均衡调整(GIA)“远场”地区,按照水动型均衡理论,应存在全新世中期高海平面.本文通过海平面标志物重建了广东古海平面的历史,结果显示出在粤东、粤西与珠江三角洲的海平面历史存在明显的差异.若将海平面历史与GIA模型结果对比,可以看出广东沿岸在全新世以来具有微小的区域性地壳沉降.这种大区域的沉降可归因于华南陆块向南延伸所引起.此外,粤西雷州半岛因新构造运动,于全新世早中期有轻微抬升.珠江三角洲盆地则因断裂构造沉降和沉积物压实作用,重建的中全新世海平面明显低于GIA结果.     

基于CMIP5模拟预估21世纪珠江三角洲地区由于海平面上升而导致的淹没区面积

Projections of potential submerged area due to sea level rise are helpful for improving understanding of the influence of ongoing global warming on coastal areas. The Ensemble Empirical Mode Decomposition method is used to adaptively decompose the sea level time series in order to extract the secular trend component. Then the linear relationship between the global mean sea level(GMSL) change and the Zhujiang(Pearl) River Delta(PRD)sea level change is calculated: an increase of 1.0 m in the GMSL corresponds to a 1.3 m(uncertainty interval from1.25 to 1.46 m) increase in the PRD. Based on this relationship and the GMSL rise projected by the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 under three greenhouse gas emission scenarios(representative concentration pathways, or RCPs, from low to high emission scenarios RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5), the PRD sea level is calculated and projected for the period 2006–2100. By around the year 2050, the PRD sea level will rise 0.29(0.21 to 0.40) m under RCP2.6, 0.31(0.22 to 0.42) m under RCP4.5, and 0.34(0.25 to 0.46) m under RCP8.5, respectively.By 2100, it will rise 0.59(0.36 to 0.88) m, 0.71(0.47 to 1.02) m, and 1.0(0.68 to 1.41) m, respectively. In addition,considering the extreme value of relative sea level due to land subsidence(i.e., 0.20 m) and that obtained from intermonthly variability(i.e., 0.33 m), the PRD sea level will rise 1.94 m by the year 2100 under the RCP8.5scenario with the upper uncertainty level(i.e., 1.41 m). Accordingly, the potential submerged area is 8.57×103 km2 for the PRD, about 1.3 times its present area.     

波浪动力因素变化对沙质岸滩演变的影响

通过波浪水槽实验,对海平面变化造成的波浪动力因素改变引起的沙质岸滩形态响应开展机理性研究。实验采用1∶10单一沙质斜坡概化岸滩,利用3种不同实验水深模拟海平面变化,考虑椭圆余弦波、非规则波、规则波和孤立波4种类型波浪作用。实验对波浪在斜坡上的传播变形、破碎、上爬和回落过程的波高及波浪作用后的岸滩地形进行了测量。实验结果表明,椭圆余弦波、规则波和非规则波作用下,平衡岸滩呈现出滩肩形态,孤立波作用下则呈沙坝形态。海平面上升造成波浪动力增强,沙质岸滩平衡剖面形状基本保持不变向岸平移,槽谷、滩肩、沙坝位置以及岸线蚀退距离,均呈现出良好规律性。     

北部湾广西沿岸全新世海侵过程的区域差异

通过分析北部湾广西沿岸3个地质钻孔的岩性、地球化学和有孔虫含量特征,确定了其沉积相序,在统一的高程坐标内,对各钻地层中沉积相的高程和年代进行了对比,分析了该区全新世以来海侵过程的区域差异;并以东亚全新世海平面波动曲线作为参照,估算了广西沿岸各主要海湾的构造沉降速度。研究表明:全新世以来,广西沿岸的海侵开始时间并不一致,这是由于各海湾构造沉降运动的区域差异造成的,东部的廉州湾构造基本稳定,而廉州湾以西则经历了较大幅度的构造沉降。构造沉降又导致了海平面波动过程的区域差异,进而影响到了地层形成,如海陆过度相沉积只发育于廉州湾以西遭受海侵时间较晚、相对海平面上升速度较低的区域。