亚洲中部干旱区全新世气候变化国际会议在兰州召开

亚洲中部干旱区全新世气候变化国际会议(RACHAD 2006 W orkshop)于2006年7月25日至27日在兰州大学召开。此次会议是国际第四纪联合会(INQUA)亚洲中部干旱区全新世气候快速变化工作组(RACHAD)近年来的第四次会议(RACHAD 2001:兰州;RACHAD 2003:柏林;RACHAD 2005:乌兰巴托)。会议     

乌伦古湖全新世气候变化的环境磁学记录

对位于新疆北部阿勒泰地区福海县的乌伦古湖WLG10C孔岩芯进行了环境磁学分析,以平行孔(WLG10B) AMS 14C 测年为年代框架,重建了该地区全新世以来气候环境变化。结果显示: 1)乌伦古湖磁性矿物以细颗粒亚铁磁性矿物为主,并含有少量不完整反铁磁性矿物和富铁绿泥石类粘土顺磁性矿物,磁学参数XARM和XARM/X可用作气候变化代用指标,记录了研究区气候环境变化; 2)研究区在全新世早期(7300cal.aB.P.以前)为冷干气候,中、晚全新世(7300cal.aB.P.以来)为暖湿气候。在4600cal.aB.P.左右为该湖高湖面时期,在3500~2500cal.aB.P.之间存在与全球范围一致的突发冷事件。乌伦古湖全新世气候变化与周边环境记录较一致,气候变化模式符合中亚干旱区全新世气候变化西风模式。     

陕西洛川地区全新世中期土壤与气候变化*

在洛川城东全新世中期古土壤剖面中采集了66块样品,利用气量法、磁化率测定、颗粒分析和显微镜观察方法,对土壤层中的CaCO₃含量、磁化率、颗粒成分、微结构进行了分析和鉴定。粒度成分显示洛川中全新世土壤可分为两层,中间为薄层黄土层。实验资料表明,洛川中全新世早期土壤CaCO₃含量低,平均为0.34 ％ ,具有显著淋溶土壤的特征; 小于0.005mm的粘粒含量比马兰黄土高约12 ％ 。粘化层(Bt层)中光性粘土胶膜有一定的发育,而且可见少量块状粘土胶膜存在,表明该层古土壤具有粘粒迁移和粘粒淀积的特征,指示中全新世早期发生的成壤作用比洛川现今成壤作用显著强。由此可以确定,中全新世早期土壤类型应为淋溶褐土, 当时夏季风活动增强,气候比现今明显温湿,年平均降水量至少比现今多100mm余。中全新世晚期古土壤CaCO₃平均含量为2.5 ％ ,淀积型粘土胶膜发育差,以残积粘土为主。中全新世晚期古土壤比早期土壤发育弱,但比该区现代土壤发育强,土壤类型应为典型褐土,当时气候也比现代温湿。中全新世中期6000~5000年间为气候冷干和沙尘暴活动加强的环境恶化期。研究结果对揭示黄土高原中部全新世中期土壤性质和气候变化具有重要意义。     

中纬度亚洲现代间冰期气候变化的“西风模式”讨论

中纬度亚洲地区存在主要受季风环流影响的东南部湿润地区(简称季风区)和主要受西风环流控制的内陆干旱区(包括青藏高原北部高寒干旱区,简称西风区)。根据对近年来新发表的气候变化记录证据梳理总结,发现西风区在中—晚全新世气候湿润,与亚洲季风在早—中全新世强盛的格局显著不同。过去千年的西风区中世纪暖期干旱,而小冰期相对湿润,与此相对,万象洞石笋氧同位素记录则显示季风降水在中世纪暖期时整体处于高值,在小冰期处于低值段。在近百年,尤其是近50a,西北干旱区湿度增加,而季风影响范围内的西北东部和华北等地变得更干。不仅如此,在分属西风和季风影响区的青藏高原北部和南部,年代际—百年尺度上降水变化也表现出反相位关系。据此我们提出,亚洲中部西风带控制区在现代间冰期从数千年到年代际的各个时间尺度上均存在不同于季风区的湿度(降水)变化模式,称之为现代间冰期气候变化的西风模式。     

若尔盖高原全新世气候序列的类脂分子化石记录*

基于可靠的年代标尺,结合青藏高原泥炭沉积剖面的有机碳、孢粉等相关资料,首次在该区利用类脂分子化石指标建立了全新世以来的气候与环境演化序列。结果表明,正构烷烃、脂肪酸和脂肪醇等类脂分子化石指标存有意义的规律性变化。其中,反映低等菌藻生物和高等植物相对变化的轻组分与重组分之比L/H以及平均碳链长度ACL具有很好的古气候意义,即L/H高,ACL低,指示气候偏暖湿;L/H低,ACL高,指示气候偏干冷。各个类脂分子化石指标记录的气候信息在细节上具有一定的差异,可能是不同类脂物分子的地球化学行为和生物组成结构的不同以及对气候因素温湿组合变化响应各异的体现。同时,也较好地揭示了类脂分子化石具有自己的敏感性,在细节上较传统的有机碳指标在记录气候信息上更为敏感。该研究进一步突出了这些泥炭类脂分子化石在第四纪研究中的重要地位和应用潜力。     

岱海沉积记录的季风/干旱过渡区全新世适宜期特征*

岱海两支岩芯独立的高分辨率代用指标序列揭示了季风/干旱过渡区全新世适宜期的气候环境特征。研究表明,在约7.9~3.5kaB.P.期间,岱海流域出现植被繁盛、生产力相对增强和降水丰富的状况,显示气候条件相当适宜;而在约10.0~7.6kaB.P. 期间,流域气候以相对干燥为特征。这与早先认为的岱海流域全新世初期为适宜期,且降水丰富的结果明显不同。比较岱海与鄂尔多斯-内蒙古高原中部其他湖沼记录,季风/干旱过渡区的气候适宜期基本集中在约8~3kaB.P.的全新世中期,尽管各记录在适宜期的起止时间、表现特征上存在一些差异。这些差异的产生,一方面可能体现了不同的局地地形、植被、水文条件等对区域水热条件的不同反馈,另一方面则可能暗示不同的沉积序列、测年材料之间难以进行精细的对比。沉积序列的连续性、稳定性及高分辨率、测年材料的适用性是进行全新世气候、环境特征研究的前提。     

中国全新世分区气温序列集成重建及特征分析*

按照气温变化规律将中国气温变化划分为东北、华北北部、华东华南、华南、陕甘宁、川黔桂、新疆和滇藏高原区等8个分区。搜集有确切年代和气温数值的古气温记录1397条,以8个分区为单元进行整理,以日历年时间为坐标系,采用单样本区域订正—多样本平均集成法重建了东北、华北北部、华东华南、华南和滇藏高原区的全新世200 a分辨率连续集成气温序列。结果表明：5条分区连续气温序列与所在区域的高分辨率环境记录变化趋势基本一致,主要的百年尺度冷暖事件有较高的可比性;5条分区连续序列指示全新世气温变化可以分为明显的早期升温、中期大暖期和晚期变冷3个阶段;气温变化幅度区域差异较大,但主要的冷暖事件基本一致,暖期盛期发生在8～6ka BP,当时滇藏高原约比现代高2℃,东北高出3℃,华北北部高1.5℃,华东华南接近1℃,华南区仅高出0.5℃;主要冷事件发生在9.2、6.2、4.0和0.4 ka BP,其中,4.0 ka BP冷事件规模较大,滇藏高原、东北、华北北部、华东华南和华南区降低幅度分别为1.5、2、1、0.5和0.5℃。全新世期间各分区气温变化幅度也表现出纬度从北向南、海拔从高到低、气温变化幅度依次递减的特征。     

东昆仑断裂带西大滩段全新世古地震研究*

对东昆仑断裂带西大滩段进行了断错地貌填图和古地震探槽揭露,共揭露出6次古地震事件,它们的年龄分别为10302±651aB.P. , 8650±500aB.P. , 7160±506aB.P. , 2830±170aB.P. , 1985±121aB.P.和1540±92aB.P. ;古地震重复间隔分别为1652±820a,1490±711a,4330±534a,845±209a和445±152a。研究发现,西大滩段全新世古地震活动具有丛集现象和重复间隔时间的分段性,第1丛集期在10300~7100aB.P.期间,平均重复间隔1571±543a,第2丛集期在2800~1500aB.P.期间,重复间隔400~800a左右,平均重复间隔645±129a,两个丛集期间隔4300a。西大滩段全新世地震活动规律对昆仑山地区未来地震危险性评估具有重要意义。     

基于中等复杂地球系统模式的全新世 气候突变事件模拟试验*

全新世暖湿气候背景下的代表性气候突变是发生在约8.2kaB.P. 和4.2kaB.P. 的气候突然变冷变干的事件。对于气候突变事件的出现,海洋环流被普遍认为是其中的关键环节。科学家们利用不同类型的气候模式进行过个例和机理模拟试验,但还未能对气候突变机理做出合理的解释。本研究使用一个中等复杂程度的地球系统模式EMIC ( Earth-system Models Intermediate Complexity) MPM-2,模拟研究了全新世气候背景下北大西洋区域,淡水强迫机制作用对温盐环流以及全球气候的可能影响、气候系统响应和恢复时间特征以及南北半球的差异。模拟结果表明海洋对北大西洋淡水通量异常的强度响应敏感,海洋环流对热量和盐份的输送与淡水通量异常强度之间的平衡决定了温盐环流能否对淡水强迫产生不可逆转变,当淡水通量异常达到某一阈值后可能引起海洋和气候平衡态的改变。同时还发现,在气候变化过程中,两次淡水通量异常对海洋和大气系统的强迫作用是不同的,首次淡水通量异常对气候平衡态的影响要远大于其后的淡水通量异常。模拟结果还表明,北大西洋海洋的异常状况可以通过海洋、大气等各圈层相互作用传递到不同圈层和空间区域,在南北半球出现不同的响应特征。上述模拟结果对于认识全新世气候变化特征、不同突变事件之间的关系及其对现代气候的可能影响具有启发意义。     

塔克拉玛干沙漠北部平原区全新世沉积与气候变化的关系--以肖塘剖面为例

本文通过塔克拉玛干沙漠北部平原区典型地层剖面（肖塘剖面）沉积物粒度及元素特征的分析，揭示了本区域全新世以来气候变化的基本规律。沉积物主要由河流冲积作用形成的粘粒层与风力作用所形成的砂粒层组成。粘粒物质与现代河流相特征相一致，砂粒物质与现代流沙性质相类同。沉积层位中元素的迁移转化状况与沉积时期气候ｋ水文条件密切相关。全球性气候波动与地处内陆封闭盆地的协同影响，产生了本区多风、干燥、冷干与暖干相互交替的轮回气候。     

季风与西风对青藏高原全新世气候变化的影响:同位素证据

青藏高原气候变化在冰期-间冰期、千年、十年际和季节尺度上受亚洲季风和西风环流的交互影响,表现出显著的区域性特征。然而全新世以来青藏高原气候变化的机制还不甚清楚,主要原因之一是缺少指示意义明确的古气候代用指标。课题组近年来利用叶蜡氢同位素(δDwax)重建了高原东北部的青海湖、中北部的令戈错、中部的达则错、西部的班公错和阿翁错不同时间尺度的大气降水同位素记录,本文对上述工作进行总结,并结合青藏高原全新世以来已发表的其他地点的同位素和古水文记录,揭示全新世以来季风与西风对青藏高原不同区域气候变化的影响。结果表明:1)早全新世青海湖、令戈错、班公错和阿翁错4个湖泊均主要受夏季风影响,夏季风可以影响到青藏高原的大部分地区,此时夏季风在青藏高原的最北界限可能位于青海湖以北、克鲁克湖以南。2)中全新世青海湖、班公错和阿翁错受夏季风影响逐渐减弱;然而令戈错在7.0~4.5 ka水汽主要来源于西风环流。3)晚全新世青海湖和班公错受季风的影响进一步减弱;西风在3.5~1.7 ka和2.0~1.0 ka分别影响到高原中部的令戈错和达则错;晚全新世阿翁错受冰川融水补给影响降水同位素异常偏负。4)本研究表明在中晚全新世季风较弱的时期,西风能够深入到青藏高原内部地区,给高原内部地区带来冷湿的水汽。     

猪野泽记录的季风边缘区全新世中期 气候环境演化历史*

通过季风边缘区石羊河古终端湖猪野泽QTL剖面年代学及沉积物粒度、碳酸盐、有机碳、碳氮比和有机质稳定同位素等多项气候代用指标的综合分析,建立了季风边缘区9~3cal.kaB.P. 的古气候演化序列。结果表明,9cal.kaB.P. 到7.8cal.kaB.P. 期间,流域的水分条件和温度逐渐上升,植被状况好转,此时气候逐渐转暖湿;而在7.8~7.5cal.kaB.P. 出现了显著的百年尺度的干旱事件,沉积物主要以砂质沉积为主,此时湖泊生产力显著下降;全新世期间最为暖湿的气候适宜期出现在7.5~5.0cal.kaB.P.;约5.0cal.kaB.P. 以来,该区域出现了较为明显的干旱化趋势。另外,对猪野泽地区的白碱湖的湖泊地貌学和年代学研究表明该区域在7.5~5.0cal.kaB.P. 出现了3次高湖面,并且湖岸堤时序变化指示了全新世后半期湖泊逐渐退缩的过程进而指示该区域出现了显著的干旱化趋势。     

潮滩沉积记录正演模拟初探*

以江苏中部海岸潮滩沉积为原型,提出了获取潮滩沉积记录中沉积层保存潜力信息的正演模拟方法。模拟结果显示,在沉积物供应恒定的条件下,随着潮滩的不断淤长,岸线淤进速率逐渐减小,潮滩滩面的沉积速率逐渐降低,而潮滩层序中的泥质沉积的厚度向海逐渐增厚。沉积层保存潜力的计算结果显示,潮滩上保存潜力在高潮位附近和潮下带的较低部位为最高,可达80 ％ 以上,潮间带下部存在着低值区,保存潜力低于20 ％ ,与前人在潮间带进行的现场观测结果相近。对研究方法经进一步细化(如考虑滩面坡度和粒度分布变化、波浪和风暴潮作用、潮沟摆动等因素),并与反演方法相结合,可望更好地解释沉积记录中的环境演化信息。     

青藏高原中、东部全新世以来多年冻土 演化及寒区环境变化*

古冻土存在的依据和判别标志主要是古冻土遗迹(深埋藏多年冻土层、古冻土上限、融化夹层、厚层地下冰)和古冰缘现象(古冻胀丘、古融冻褶皱、砂楔、土楔、冰楔假型、风成沙丘、黄土层、厚层泥炭和腐殖质层等)。文章结合大量的测年数据,利用古代和现代冻土以及冰缘现象的时空分布差异综合分析对比,将全新世以来青藏高原多年冻土演化过程和环境变化划分为6个较明显的时段:早全新世的气候剧变期(10800aB.P.至8500~7000aB.P.)、中全新世大暖期(8500~7000aB.P.至4000~3000aB.P.)、晚全新世寒冷期(4000~3000aB.P.至1000aB.P.)、晚全新世温暖期(1000aB.P.至500aB.P.)、全新世末小冰期(500aB.P.至100aB.P.)及近代升温期(100aB.P.至今);同时,概述了各时段高原冻土的发育条件、分布范围及总面积,和当时高原上的古气候、古地理环境。     

关于全新世底界年龄的14C测定

根据16个全新统底部¹⁴C样品的年龄测定,证明把全新世底界的年龄定在11000aB.P.前后是合适的,但云南几个样品的年龄数据明显偏老一千多年,这可能与纬度有密切关系,因而中国全新世与晚更新世的年龄有随地区而异的现象。因此,我国全新世底界划分仍需要进一步讨论。     

中国北方晚第四纪气候变化的沙漠与黄土记录* ——以光释光年代为基础的直接对比

中国北方有约200×10⁴km²的面积被黄土、沙漠和荒漠戈壁沉积物覆盖,这些地区堆积物的形成变化与第四纪气候变化密切相关。关于中国北方沙漠与黄土记录晚第四纪古气候变化的研究不少,但是,由于受到方法和条件等限制,系统的(高密度的)和独立的年代学工作比较薄弱,从而使诸多已经发表的关于沙漠-黄土记录的亚轨道时间尺度气候变化的结论受到质疑。文章通过对黄土高原代表性的4个末次冰期以来的黄土剖面以及毛乌素、浑善达克和科尔沁沙地的20多个末次冰期-全新世的沙-砂质古土壤剖面的研究,获得了150多个独立的光释光年龄数据。在此基础上,结合200多个样品的粒度、有机质含量和磁化率数据,重建末次冰期以来中国北方气候变化过程,对比分析沙地与黄土古气候记录的联系。结果表明,中国北方古气候在57.5~52.5kaB.P.相对干旱,41.5~37.3kaB.P.相对湿润,26~22kaB.P.逐渐干旱,22~18kaB.P.极端干旱,15~10kaB.P.干旱,10~8kaB.P.为干旱减弱的时期,8.0~2.4kaB.P.相对湿润,而2.4kaB.P.以来气候为相对干旱。其间,在8.0~2.4kaB.P.的湿润时期有几次干旱事件,而2.4kaB.P.以来气候变化频繁。具有独立年代控制的黄土和沙漠记录表明,中国北方的气候变化对轨道时间尺度的太阳辐射变化有大约3~4ka的滞后。     

绰墩农业遗址中存在中全新世水稻土的新证据*

前人研究认为,在长江下游地区绰墩农业遗址的全新世地层中存在2个古水稻土层,但到目前为止尚缺乏土壤化学和物理学方面的证据。为了寻找土壤学证据,在江苏省昆山市绰墩遗址P-01垂直剖面中连续采集了12个样品,分别测定了全氮(TN)含量、总有机碳 (TOC) 含量、粒度组成、质量磁化率以及粘土矿物组成。结果显示,从剖面底部(200cm)到100cm处和从57cm处到现代土壤表层,TOC,TN,TOC/TN比值、高岭石含量以及高岭石/伊利石(K/I)比值两次出现逐渐升高的趋势,而且它们的曲线形态基本一致。这些特点有可能说明P-01剖面中包含着两次成壤过程:第1次形成了古土壤层(160~100cm),第2次形成了现代水稻土(57cm~现代土壤表层)。但TOC和TN以及水稻植硅石资料不支持在深度57~42cm段存在古土壤的观点。从200cm到130cm处,磁化率和粘粒含量有逐渐降低的趋势,说明此处具有长期淹水的特征。现代水稻土的研究表明,水稻田排水过程中可能使部分粘粒被带走流失。因此,粘粒含量从200cm到130cm处逐渐降低的趋势可能与中全新世的人工排水有关。研究资料与考古学、孢粉学和植硅体资料共同说明,该古土壤层(160~100cm)很可能是古水稻土。古水稻土的确认将为农业考古和古环境变化研究提供有利的条件。     

黄土高原南部全新世黄土-古土壤 序列若干元素分布特征及意义*

选择黄土高原南部的XJN,XMC和JYC全新世剖面为研究对象。通过对地层中Ca,Ba,Rb和Sr元素分布的研究,发现Ba/Sr和Rb/Sr比值在不同地层中含量差异十分明显,并与成土作用强度显著正相关,可作为良好的气候替代指标;表生环境中Rb和Ba较稳定,Sr和Ca元素十分活跃,易于迁移,其中Ca的迁移能力高于Sr元素;从XJN→XMC→JYC剖面,Rb和Ba元素含量增加,而Sr和Ca元素含量降低,这与区域环境差异有关;全新世中期暖湿的亚热带气候主要出现关中盆地地区,六盘山以西则是暖温带气候。     

中全新世持续近600年的湖北神农架石笋年纹层*

根据湖北神农架青天洞QT9石笋ICP-MS测年和纹层计数结果,建立了约6.7~6.1kaB.P.期间连续发育近600年石笋年纹层时间序列。年纹层厚度平均300μm,在数十年尺度上,变幅达350μm。在紫外、透射和反射3种光照条件下,年纹层呈现基本对应的季节性反差特征。年纹层厚度与原始灰度序列在数十年尺度旋回上呈现较为一致变化规律,表明暗色物质与年层生长速率共同响应于某一洞穴气候环境因子。基于中国东部不同气候期洞穴石笋年层具有的显微结构共性研究,推测这一共性是洞穴外部气候要素与洞穴内部环境耦合作用的结果。年层厚度与原始灰度两个序列的功率谱分析揭示50a,24a,9.1a以及2~7a等周期成分,其中,5.9a,4.2a和3.3a共同周期的存在,暗示中全新世存在不同频率的ENSO事件。     

辽东半岛大孤山一带沟谷埋藏泥炭的硅藻组合以及 古环境和全新世最高海平面*

在辽东半岛东部的大孤山一带,面向海岸平原的沟谷埋藏泥炭十分发育。通过对11个沟谷进行钻孔调查,确认了在被切割的丘陵台地的沟谷中,埋藏泥炭广泛地发育在海拔\{2~\}10余米的不同高度; 并对钻孔样品做硅藻分析,明确了基底海拔高度在\{4~\}2m的泥炭层之下的沉积物为海生种硅藻占优势的海相层,因而取得了海水广泛侵入大洋河平原并直达沟谷深处的微体古生物方面的证据。进一步对3个代表性的小沟谷平原从沟头到沟口连续钻孔取样以及地质剖面分析,研究沟谷埋藏泥炭在横向上的分布特征表明:沟谷埋藏泥炭是全新世高海面期以后,随着海水的退却而形成的沼泽和湖沼等环境下的溺谷型泥炭; 位于沟谷中沟头位置的海拔4m左右的泥炭底部的标高,大致代表了该区全新世最高海面期海水(平均高潮线)曾达到的位置和高度,其泥炭在沟头开始形成的时期大致代表该区全新世最高海平面期; 研究区约\{6000~\}5500年前达到全新世最高海面,当时海面高度比现在约高出1.7m。