早全新世白令海北部陆坡沉积环境快速变化

理解增暖背景下海洋环境的演化过程是海洋学和气候学一项重要的研究内容。在地质时期,地球经历了多次增暖时段（包括早全新世）,这为认识海洋环境演化过程提供了重要参考。早全新世全球气候经历了快速增暖,并伴随着冰原融化和海平面快速上升,对包括白令海在内的高纬边缘海的沉积过程和海洋环境产生显著影响。白令海发育宽阔的大陆架,毗邻北美大陆,接受来自育空河、阿纳德尔河和库斯科维姆河物质的供给。目前我们对白令海如何响应早全新世气候的认识还存在明显不足。本研究对位于白令海北部陆坡LV63-19-3岩心沉积物中陆源碎屑组份进行了高分辨率调查,结合沉积年龄模型,研究了早中全新世（距今11.7～5.5 ka）白令海北部陆坡陆源沉积演化过程。研究结果显示,在距今11.5～11 ka,白令海北部陆坡沉积速率高达392.9 cm/ka,在距今约9.7 ka以后降至17.2 cm/ka。在距今11～10.7 ka,发现一层厚约40 cm的暗色纹层状沉积层。在高沉积速率时段,沉积物平均粒径较细,距今9 ka以来平均粒径逐渐增大。主微量元素分析结果表明,陆源碎屑沉积物母岩性质以长英质沉积物为主,并存在少量火山碎屑源贡献。白令海北部陆坡高沉积速率事件对应于冰原融水脉冲（MWP）-1B事件（距今11.4～11.1 ka）,并导致白令海陆坡硅质生产力勃发。在距今11～10.7 ka研究区春夏季海冰覆盖增加抑制表层水体氧供给,夏、秋季持续冰川融水和高表层生产力进一步加剧了水体层化和海洋内部消耗,共同促进了纹层状沉积层的形成。距今9 ka以来白令海季节性海冰活动增强,但是陆源碎屑物质质量累积速率则逐渐减小,表明随着海平面上升,供给到研究区的陆源物质减少。我们认为早全新世白令海北部陆坡沉积环境快速变化是海平面、冰融水脉冲事件和季节性海冰活动共同作用的结果,实际上受高纬日射量、北美大陆冰原融化和全球气候变化控制。     

晋南地区全新世中期遗址时空分布与气候演化的关系

基于ArcGIS10.8平台结合最邻近指数、核密度分析叠加标准差椭圆等方法,研究晋南地区全新世中期1 415处遗址的时空演变。结果表明：晋南地区全新世中期遗址空间分布从集聚到逐渐离散;遗址重心向高纬度地区、逆时针方向位移,方向呈现先东北后西北的变化。核密度分析表明,空间布局从仰韶期的团状到龙山期的以陶寺文化为中心的带状分布。与仰韶时期相比,龙山时期处于过渡时期的弱暖湿气候阶段,干燥更为明显,遗址沿着盆地和河流分布。由于此时农业技术水平高,人类适应能力增强,人口迅速增加,从而推动了龙山文化发展;后期气候逐渐恶化,人类生存面临严峻挑战,导致龙山文化被迫中断。随后进入了夏商时期,遗址数目较少,分布与山地联系密切。这种龙山文化到夏商文化的演变可能与4 kaBP前后降温事件有关。因此,研究全新世中期晋南地区遗址时空分布与环境演化,对于理解不同环境下人类响应与适应具有重要意义。     

临汾盆地晚冰期至中全新世黄土-古土壤序列的风化特征及指示的气候意义

了解中国北方晚冰期和全新世时期的气候环境变化及其驱动机制,有助于预测未来气候变化的可能情景。基于黄土高原东南缘临汾盆地的黄土-古土壤剖面,在3个AMS14C年代的支持下,通过粒度、磁化率、土壤有机碳以及地球化学元素等指标,重建了临汾盆地晚冰期至中全新世晚期的气候变化历史。结果表明：宋村沟剖面的黄土和古土壤分别处于初等和中等化学风化阶段,而不同地区风成堆积物的化学风化强度存在明显差异,主要受控于东亚夏季风的区域变化。多指标综合分析表明,晚冰期以来临汾盆地的气候演变经历了4个阶段：晚冰期东亚冬季风较强,气候干冷;早全新世东亚夏季风强化,气候向暖湿转变;早中全新世东亚夏季风达到峰值,为最暖湿的适宜期;中全新世晚期东亚夏季风减弱,气候再次转向干冷;临汾盆地的气候变化主要受控于北半球太阳辐射强度和冰量的变化。     

南海北部全新世以来海平面变化特征及未来趋势预测

南海北部是南海向陆地过渡的前锋关键地带和全球变化的敏感地区之一,受海平面变化的影响,该地区海平面标志物广泛发育,是开展过去海平面变化研究的理想区域。目前关于南海北部全新世海平面变化历史的认识依然存在一定分歧。基于此,通过新增6个珊瑚礁数据,并对南海北部已发表的海平面数据进行年代和高程校正,然后进行相互验证和可靠性分析。同时对监测记录较为连续的12个验潮站的现代海平面观测资料进行整理和进一步验证重建结果的可靠性。最后,根据汇编的679个校正和可靠性评估后的海平面数据,重建了南海北部全新世以来,尤其是最近2 000 a的海平面变化历史和变化特征。校正和评估后的数据显示：南海北部海平面从早全新世（8 211 ±128）cal a BP的−16.16 m快速上升到6 000～7 000 cal a BP的1.5 ～ 2.5 m,之后波动下降到现今海平面高度。其中在中全新世海平面保持高位震荡约2 600 a,而晚全新世南海北部过去2 000 a海平面整体呈现出阶段变化过程。首先,在公元0—350年呈下降趋势,然后在公元350—850年海平面快速上升,并在公元880年,海平面处于过去2 000 a的最高点（1.05±0.35）m,随后海平面继续下降至公元1850年的（−0.18±0.05） m。之后半个世纪保持水平窄幅波动,直到公元1897年（−0.19 ± 0.05）m后,海平面持续震荡逐渐上升至公元2020年的0.076 m。若以过去百年（公元1925—2020年）和40 a（公元1980—2020年）上升速度（分别为2.35 mm/a和3.55 mm/a）估算,公元2100年南海北部海平面将比现今海平面高0.19～0.28 m。因此,在南海北部沿海低洼地区开展大型工程建设时,需要考虑未来海平面上升因素带来的不利影响。此外,分析发现,基于不同海平面标志物和采用不同重建方法是南海北部全新世以来海平面重建结果区域差异的主要原因。总体上,南海北部中全新世以来海平面呈现出波动下降的趋势。尽管不同地区海平面在时间与高度上存有差异,但是南海北部地区与周边海岸的海平面记录一致,这说明中全新世南海北部高海平面与南海周边地区基本同步,极可能具有全球背景。     

JYZ11A钻孔记录的居延泽演化历史

我国内陆干旱区在末次冰期(含深海氧同位素第3阶段)是否存在古大湖近年来持续存在争论。居延泽是黑河的尾闾湖之一, 位于我国典型干旱区, 是开展这项研究的理想区域。依据居延泽盆地最低处的JYZ11A钻孔(全孔长61.13m, 本文侧重上部27m岩芯), 使用石英光释光测年获得3个可靠释光年龄并据此建立年代框架。全孔10cm间距测量沉积物粒度, 钻孔上部16.7m以2cm间距测量低频磁化率, 本文侧重分析JYZ11A钻孔上部10m的指标记录。综合岩性地层、沉积物粒度分布特征和粒度、磁化率指标记录, 并与前人已有研究进行对比, 本研究发现末次冰期时居延泽盆地主要堆积棕色冲洪积物和风沙沉积物, 早全新世为风沙沉积, 中全新世出现浅灰色湖相沉积与风沙交替沉积, 而稳定湖泊只在约3ka时才逐渐形成, 可能存在多次湖面波动并留下古湖岸堤。因此, 居延泽盆地在末次冰期包括深海氧同位素第3阶段晚期并不存在稳定大湖。居延泽早全新世干涸、中晚全新世湖泊较稳定发育的全新世成湖模式与季风区湖泊演化模式明显不同, 而与许多中亚干旱区的湖泊、风成沉积等古环境记录相似, 它们可能共同指示了一种有别于中国季风区的全新世区域湿度演化模式。     

千年时间尺度南亚高压和西太平洋副热带高压关系的时空变化特征

利用全新世的气候模拟结果(KCM)以及1948~2013年NCEP/NCAR 逐月再分析资料, 分析了大型大气环流系统南亚高压和西太平洋副热带高压(以下简称"西太副高")在千年时间尺度上的特征和它们之间的空间位置变化关系以及与东亚夏季风的关系, 并比较了它们与现代气候背景年际时间尺度变化特征的异同。结果表明, 在千年尺度上, 南亚高压的东进(西移)对应西太副高的西伸(东撤)。这与年际尺度上南亚高压与西太副高存在的"相向而行"及"相背而去"的时空特征是一致的。耦合气候模式模拟的全新世9.5ka B.P. 以来东亚夏季风总体呈现振荡减弱趋势。早全新世(9.5~7.5ka B.P.)时期, 东亚夏季风强度较强, 此时南亚高压位置偏东而西太副高位置偏西; 在中全新世(7~4ka B.P.)期间, 东亚夏季风呈现百年尺度大幅振荡, 而此时南亚高压(西太副高)的位置大致位于112°~115°E(145°~155°E)之间; 晚全新世(4~0ka B.P.)期间, 东亚夏季风持续减弱, 对应南亚高压位置向东移动、西太副高位置向西移动。全新世时期(9.5~0ka B.P.), 北半球春季(4月、5月份)赤道地区接收的太阳辐射呈现先减弱,至5~4ka B.P. 期间达到最低值, 之后逐渐增强的变化趋势, 这与南亚高压的位置变化趋势一致, 而与西太副高位置变化趋势相反, 即赤道春季太阳辐射强(弱)时, 南亚高压位置偏东(偏西)、西太副高位置偏西(偏东)。同时, 模拟的全新世热带印度洋-西太平洋夏季温度变化也呈现出与春季赤道太阳辐射一致的变化趋势, 且与南亚高压有显著的正相关关系, 海温的加热作用可以通过激发Matsuno-Gill型大气响应使得南亚高压增强。西太副高主要由哈德莱环流在副热带地区的下沉作用造成, 而热带印度洋-西太平洋夏季的增温可引起哈德莱环流增强, 从而使西太副高的强度增强、面积扩大导致其西脊点位置偏西。因此, 赤道春季太阳辐射可以通过影响热带印度洋-西太平洋夏季温度对南亚高压东脊点和西太副高西脊点的位置产生影响。     

中国东部南北方过渡带淮河半湿润区全新世气候变化

淮河流域位于中国东部的南北方过渡带, 属于半湿润区气候环境, 这里既有冬季风从北方干旱半干旱区携带而来的粉尘堆积, 又有江淮地区特有梅雨天气, 但与北方干旱半干旱区和南方湿润区均存在着差异, 因此其古气候环境变化对于理解东亚古气候格局具有十分重要的意义, 然而由于缺乏合适的材料, 对淮河流域古气候的研究一直是全球变化研究中空白地区。本文针对襄城的一个全新世黄土-古土壤连续剖面, 根据粉尘沉降动力学原理, 利用粉尘搬运距离、风力强度、春季近地面气温和有效湿度等几个半定量和定性指数, 分析了淮河流域的全新世气候波动特征, 结果表明:1)淮河半湿润区与北方干旱半干旱区的湿度变化总体有反向波动趋势。大约7.0~3.8ka B.P. 是北方粉尘源区的全新世适宜期, 而在淮河流域环境只有小幅改善。淮河流域的适宜期在大约3.8~1.8ka B.P. 期间, 晚于北方干旱区。2)淮河流域全新世时期冬季风强度一直在持续减弱, 而有效湿度一直在持续增加。大约1.8ka B.P. 以来形成的黄土层是因粉尘源区扩展所致, 并非因冬季风加强。3)淮河流域这种异于北方干旱半干旱区的全新世气候特征是由于印度季风减弱、西太平洋副高西伸增强造成江淮地区梅雨加强, 同时也是淮河地区冬季风减弱致使梅雨带北移的共同作用所造成的。     

黄河源玛曲段全新世风成黄土-古土壤序列风化成壤特征以及古气候演变

通过对青藏高原东北部黄河源开展广泛细致的野外考察,选择位于玛曲段黄河左岸第二级河流阶地（T2）之上,赋存典型风成黄土-古土壤序列的达尔琼东（DEQ-E）剖面进行系统采样。在室内对采集样品进行了磁化率、烧失量、吸湿水、粒度、土壤微形态、地球化学元素和光释光（OSL）测年等综合分析,结论表明：(1)黄河源玛曲段DEQ-E剖面地层序列由上至下依次为现代草甸土层（MS）-全新世中期古土壤层（S0）-全新世早期过渡性黄土层（Lt）-阶地漫滩相沉积层（T2-al）;(2)黄河源玛曲段DEQ-E剖面风成黄土-古土壤序列风化成壤强度呈现出全新世中期古土壤层（S0）>全新世早期过渡性黄土层（Lt）>现代草甸土层（MS）的变化特征;(3)黄河源全新世的古气候演变可分为3个阶段：全新世早期（11000 a BP—9000 a BP）,西风势力减弱,东亚夏季风逐步增强,气温趋于变暖,降水有所增加;全新世中期（9000 a BP—3100 a BP）,东亚夏季风作用强盛,气候整体温暖湿润;全新世晚期（3100 a BP以来）,东亚夏季风衰退,西风势力有所增强,导致气候转向干冷。该研究成果有助于理解青...     

千百年尺度祁连山地区干湿变化对暖期的响应

全球升温导致区域干湿格局转变,千年尺度中全新世暖期和百年尺度中世纪暖期可以为探究现代的气候趋势提供历史相似型。通过湖相沉积、冰芯、孢粉、树轮等古气候记录和PMIP3/CMIP5计划的古气候模型模拟数据对比分析,结果表明,祁连山地区中全新世暖期（7.2—6.0 ka BP）东亚夏季风强盛,降水较多,气候温暖湿润;中世纪暖期（950—1250 AD）与小冰期表现为暖干—冷湿气候机制。现代观测数据显示,祁连山地区呈现暖湿化,但现代的气候机制与自然因子主导下暖期的响应机制差异较大,表明了人类活动对自然发展下气候环境的影响。因此,自然因素与人类活动共同作用是准确预测研究区未来干湿格局的基础。     

全新世温度研究回顾及对历史人地关系的启示

最新一些研究结果强调了全新世期间的长期增温趋势,综合全球平均海平面、大陆冰盖面积、大气温室气体和太阳辐射证据来看,这比传统观点所认为的全新世期间的长期降温趋势,更具有合理性。回顾历史,结合最新的一些研究进展,发现支持“中全新世大暖期”和“晚全新世降温趋势”的证据存在明显的不确定性,最核心的问题为晚全新世加强的人类活动对代用指标或者证据的强烈扰动,使得其不能准确地反映真实的气候变化过程。鉴于目前全新世温度历史争论的核心关键在于晚全新世,因此有必要加强晚全新世温度变化研究。在人类活动影响较小的地区,或者利用对人类活动不敏感的代用指标开展研究,有望可以获得更可靠的晚全新世温度历史重建结果,为准确认识中华数千年文明的长期温度变化背景,进而理解期间的“人地关系”演化历史,并最终客观认识现今面临的以全球变暖为主要特征的气候环境问题,提供一定的科学基础。