新疆巴里坤湖全新世环境记录及区域对比研究

选择位于西风环流显著影响区的巴里坤湖作为研究对象,采用¹⁴C测年建立了巴里坤湖沉积剖面约9400cal.aB.P.以来的时间序列。对该湖泊剖面沉积物的矿物X射线衍射、自生碳酸盐稳定同位素、碳酸盐含量和粒度指标的综合分析表明,9400cal.aB.P.以来,巴里坤湖地区的气候环境变化大致经历了冷干（9400～7400cal.aB.P.）-暖湿（7400～5900cal.aB.P.）-暖干（5900～3100cal.aB.P.）-凉湿（3100～1100cal.aB.P.）-冷干（1100～500cal.aB.P.）-暖干（500cal.aB.P.以来）的气候变化过程,该过程基本上同周边区域的气候环境变化记录相一致。在3800cal.aB.P.左右,北疆地区的几个典型湖泊沉积记录序列都指示该时期气候环境发生了较为明显的转折,可能暗示了这一时期亚洲中部干旱区（至少在北疆地区）大气环流状况发生了重大调整。     

新疆巴里坤湖全新世气候环境变化与高低纬间气候变化的关联

选择位于新疆东北部的封闭湖泊-巴里坤湖作为研究对象,采用常规14C测年建立了该湖一剖面约9400 cal a BP以来的时间序列,对该剖面沉积自生碳酸盐碳（δ13Ccar）、氧同位素（δ18Ocar）、有机碳（TOC）等多代用指标进行了连续小波变换、奇异谱分析.结果表明,全新世以来巴里坤湖地区的气候变化模式具有明显的阶段性变化：9400～8000 cal a BP期间气温偏低且较干旱;8000～6000 cal a BP期间气候环境温凉湿润;6000～2700 cal a BP期间,气候环境在总体上较为暖干,在向全新世晚期演变过程中呈现出降温、增湿的趋势;2700～800 cal a BP期间气温降低,湿润状况有所改善;800 cal a BP以来气候环境偏干.巴里坤湖全新世气候变化过程与周边区域古气候记录具有较好地一致性.研究发现,全新世以来研究区的气候环境不仅可能受到了北大西洋地区气候变化的影响,同样可能与来自热带低纬过程的海-气相互作用有关,特别是自全新世中期以来,逐渐增强的El Nio/La Nia-South Oscillation（ENSO）活动对研究区的气候环境变化可能具有一定的影响.研究还发现,在全新世期间,新疆东北部地区的气候演变可能并非简单地遵循某种单一的气候变化模式,不同气候系统（如西风、季风）在该地区的强弱对比状况可能对此地区气候环境变化模式有重要影响.     

水位变化对干涸湖底沉积物有机碳矿化的影响

人为干扰和气候变化会改变湖泊水位状态,明确不同水位条件下湖泊沉积物有机碳矿化特征及其影响因素,对了解内陆水生态系统碳循环具有重要意义.为探究干旱区典型盐湖沉积物有机碳矿化速率对水位变化的响应,以巴里坤湖干涸湖底原状沉积物为研究对象,初步探究了0（T1）、-9（T2）、-23（T3）、-34（T4）和-45 cm（T5）水位处理对沉积物有机碳矿化速率的影响.结果表明,T1、T2和T3处理有机碳矿化速率在试验初期较高（0~10 d）,10 d后缓慢下降,T4和T5处理有机碳矿化速率呈先增加后降低趋势;T1（1.718 μmol/（m²·s））与T3（1.784 μmol/（m²·s））处理有机碳矿化速率不存在显著差异,T1处理有机碳矿化速率是T2、T4和T5处理的1.09、3.31和3.57倍,不同处理有机碳累积矿化量表现为T3 > T1 > T2 > T4 > T5.有机碳累积矿化量（C_t）占沉积物有机碳（C₀）的比例（C_t/C₀）介于0.012~0.044之间,沉积物有机碳潜在排放量（C_i）占C₀的比例（C_i/C₀）介于0.018~0.045之间;水位降低,沉积物有机碳矿化常数（k值）减小,T1处理k值最大（0.137 d）,T4处理最小（0.032 d）.线性方程C_r=0.008x+0.488能较好地模拟有机碳矿化速率（C_r）与水位（x）的关系;不同水位处理有机碳矿化速率与模拟柱中沉积物5 cm温度呈显著的指数函数关系,T4、T5处理有机碳矿化温度敏感系数（Q₁₀）显著高于T1、T2和T3处理,即水位降低增加了巴里坤湖干涸湖底沉积物Q₁₀.因此,就巴里坤湖干涸湖底沉积物而言,水位从0 cm降至-45 cm时有机碳矿化速率降低,Q₁₀增加;反之水位上升则会促进有机碳矿化分解,Q₁₀降低.水位持续下降抑制有机碳矿化可能是维持干旱区盐湖沉积物碳库稳定的机制之一.     

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。     

14kaB.P.以来巴里坤湖区有机碳同位素记录及古气候变化研究

通过有机碳同位素(δ~(13)C_(crg)),磁化率和粒度的测定和分析,结合光释光年龄标定,对新疆巴里坤湖区滨湖相沉积物14ka B.P.以来δ~(13)C_(crg)值变化的影响因素及其反映的气候特征进行了研究。结果表明:在巴里坤湖区植被类型主要以C_3植被为主,干湿变化是导致δ~(13)C_(crg)值波动的主要因素,在末次冰消期至早全新世阶段(14.0~8.4ka B.P.),巴里坤湖区周围冰川尚未融化,剖面δ~(13)C_(crg)值最为偏正,在-22‰到-21‰之间变化,暗示剖面处在干-旱的气候条件下;进入全新世后,随着巴里坤山冰川的融化,湖区湿度增加,同位素值持续偏负,达到23.5‰,同时中值粒径和磁化率同步降低;在中全新世阶段(7.2~5.0ka B.P.)出现高湖面,同位素值达到-24‰左右,为剖面同位素值最低阶段;中晚全新世阶段(5.0~1.5ka B.P.)δ~(13)C_(crg)值开始逐渐偏正,表明气候开始变干;1.5ka B.P.至今的δ~(13)C_(crg)值则是在-24‰~-23‰间频繁波动,反映了该时段气候的不稳定性。     

新疆巴里坤湖35000年来古气候变化序列

对巴里坤湖ZK00A钻孔剖面用多种手段进行同步同周期的综合研究。古气候变化格局以各种不同时间尺度、不同程度的冷湿期和暖干期交替变化为特征。冷湿期与冰期、高湖面期对应;暖干期与间冰期、低湖面一致。整个剖面揭示出35000年来具有12个10~3年、3个10~4年、3个10~2年的气候旋回。其中12000年以来以暖干为主,12000年前以冷湿为主。存在着600、2225—2543、5933—8900、11600年的变化周期。对内陆干旱区,35000年以来的气候变化序列、格局和周期的研究,以大量气候标志、参数为依据,经计算机处理与成图,具有较高的可信性。     

论新疆巴里坤湖沉积地球化学指标的累积规律

于１９８９年８月，在新疆巴里坤湖区进行多次野外调查和钻孔取样，将１１６块岩芯样用等离子发射光谱对各种微量元素和氧化物进行全面分析，以研究古气候与古环境的演变关系。研究得知，本区多数微量元素以碎屑形式机械迁移为主，因此，在地表径流较丰富的凉湿或冷湿环境，湖底沉积的元素相对富集；反之，在地表径流减少的暖干环境，元素富集减少。这种元素的迁移规律，表明干旱区内陆确存在冷湿暖干型的气候特征，不同于东部季风区     

干旱区盐湖沿岸土壤呼吸特征及其影响因素

明确不同生态系统土壤碳排放规律及其影响因素对准确评估全球碳循环具有重要意义。为揭示干旱区典型盐湖沿岸土壤呼吸（R_s）、土壤呼吸温度敏感系数（Q₁₀）变化特征及其影响因素,以新疆干旱区达坂城盐湖和巴里坤湖沿岸土壤为研究对象,在2015—2016年5~10月利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统对盐湖沿岸土壤呼吸速率进行测定,分析了土壤呼吸季节性变化特征及其影响因子。结果表明,干旱区盐湖土壤呼吸变幅较大（0.07~11.59 μmol·m^-2·s^-1）,平均值为2.45 μmol·m^-2·s^-1,7月土壤呼吸速率最高为4.69 μmol·m^-2·s^-1,10月最低（1.01 μmol·m^-2·s^-1）;土壤CO₂累积排放量为9.30 g·m^-2·d^-1,7月累积排放量最大为17.82 g·m^-2·d^-1。Q₁₀呈“降低—增加—降低”趋势,6月最低（2.25）9月最高（3.52）,平均值为2.79。干旱区盐湖沿岸土壤呼吸受土壤有机碳（SOC）、5 cm土壤温度（ST5）、土壤含水量（SM）和土壤盐分（Salt）的共同影响,单因素模型模拟可解释土壤呼吸速率变化的41.7%~75.7%（R²=0.417~0.757,P＜0.05）,多因子综合模型拟合结果最佳R_s=0.001×SOC+0.039×SM-0.534×Salt-0.116×ST5+5.06（R²=0.804,P=0.05）,且均表明盐分是影响干旱区盐湖沿岸土壤呼吸速率的主要因子。因此,在考虑陆地生态系统碳收支和碳循环时不能忽略干旱区盐湖沿岸土壤碳过程,以及盐分对盐湖生态系统碳排放的影响。     

东疆北部全新世气候不稳定性的湖泊沉积记录

对新疆东疆北部巴里坤湖2.5 m深的沉积剖面进行了年代学、沉积物粒度、TOC、磁化率和CaCO₃含量分析,对比研究确定了巴里坤湖的碳库年龄约为750 a,据此建立了研究剖面的年代序列。研究表明,各气候代用指标序列揭示了巴里坤湖地区全新世期间存在多次干湿气候波动,并伴随着一系列突发气候事件,其中有6次事件可以与全新世北大西洋浮冰碎屑事件及GISP2冰芯氧同位素记录进行良好对比,且呈现出显著约1.6 ka的变化周期,表明高纬度北大西洋地区的气候变化可能通过对西风环流的影响与中国西北干旱区的气候变化密切相关。谱分析揭示出研究区气候变化还具有显著的200 a,133 a,108 a和77 a周期,可能与太阳活动周期有关。6300—5200 cal a BP和4300—3500 cal a BP期间巴里坤湖地区气候较为干旱,结合广泛的区域对比认为,中全新世干旱事件具有普遍性。     

巴里坤草原 诗情画意丽景美不胜收

巴里坤草原位于新疆东北部的哈密地区,是新疆的第二大草原。草原上毡房棋布,牛羊遍野,明镜般的巴里坤湖,静静地躺在毛茸茸的大地毯上。“敕勒川,阴山下,天似穹庐,笼盖四野。天苍苍,野茫茫。风吹草低见牛羊”是这里的真实写照。