HOLOCENE CLIMATE MILLENNIUM CYCLE AND CAUSES BASED ON WAVELET ANALYSIS

根据北大西洋、亚洲和热带大洋典型的全新世气候记录,采用小波分析方法建立太阳活动与地球气候之间的联系,揭示了过去9000年,太阳活动千年周期能量传递存在一个逐级(能级A,B和C)递减的过程.其中,北大西洋冰漂碎屑事件与太阳活动的相位差最小,揭示了由太阳活动驱动的冰漂事件是地球气候变化的起始点.在冷暖期转化过程上,亚洲石笋与格陵兰冰芯呈现相反的模式,即是亚洲弱季风事件滞后而强季风事件超前;格陵兰冰芯冷期超前而暖期滞后.其机制可能是北欧淡水注入放大了弱太阳活动能量,导致亚洲季风强事件直接受太阳活动驱动,弱事件则响应于冰漂事件.     

秦安地区全新世气候的周期振荡特征

通过对秦安大地湾8.3 m天然黄土剖面高分辨率(约为150 a)孢粉数据的研究,发现秦安地区孢粉数据与我国干旱、半干旱地区史料记载的旱涝演变有较为一致的变化,且有明显的冷干、暖湿的气候特征.奇异谱分析表明,秦安地区的旱涝变化有2 300 a、1 060 a、650 a和390 a的准振荡周期.准两千年周期与南亚季风的变化有密切的对应关系,也与太阳活动的强弱有关.     

全新世气候期划分初步综合

本文讨论一万年以来的气候波动旋回及其时间序列,确定全新世冷暧时期。在综合各气候期划分方案的基础上,结合我国全新世气候变化事实,提出中国东部晚更新世—全新世气候期划分方案(见表8).     

全新世东亚夏季风演化的多尺度周期变化及其可能机制探讨

在全球变暖背景下,东亚夏季风发生极端变化所带来的大区域洪涝或干旱灾害的频率会增加,认识东亚夏季风的变化规律具有重要意义。本文利用已经发表的全新世东亚夏季风变化资料,使用集合经验模态分解（EEMD）、小波分析、频谱分析等手段,探讨全新世东亚夏季风多尺度演变周期及可能的驱动机制,取得以下认识：1）全新世东亚夏季风存在不同时间尺度的波动周期,即千年时间尺度上存在约2000年和4000年的周期波动;百年时间尺度上存在约200年、400年及约700年的周期波动;年代际时间尺度上,晚全新世出现约66年的显著周期。2）东亚夏季风在不同时间尺度上演变的主导驱动因子存在差异,即在约2000年波动周期上主要受控于厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）大尺度变化的调控;百年时间尺度上与太阳活动密切相关,主要表现在约200年和700年的周期波动上;年代际时间尺度上,晚全新世东亚夏季风变化主要受控于大西洋多年代际震荡（AMO）调控。本研究可为进一步深入理解东亚夏季风变化的动力机制提供基础。

     

略论全新世海面变化的波动性及其环境意义

本文根据统计分析、模型模拟、虚拟试验和多种海面变化代用资料的研究结果,提出了全新世中国东部海面和全球平均海面千年尺度波动期和两千年来中国东部海面百年尺度波动期的划分方案,分析了这些波动与同期全球和中国温度波动之间的对应关系。以长江三角洲地区为例,探讨了全新世千年-百年尺度海面波动对沿海地区海陆环境演变和人地关系的影响,提出了三角洲和沿海平原全新世海陆交互作用研究应注意从趋势模式向波动模式推进的建议。     

中国全新世海平面变化周期与世界未来海平面变化规律

从发现海滩岩断代序列模式后,通过多学科综合研究又发现气候变化周期、闽粤海岸升降周期和海平面变化周期等皆为500a 左右。在13000aB.P.前中国气候变暖,海平面为以上升为主的升降期;近6000多年海平面以周期性上下波动为特征;而近3100年寒冷气候以每1000年7个纬度的速度南移,海平面向上波动幅度变小。按气候变化周期,现阶段为变寒期,将抵消一部分“温室效应”,世界未来50—100年的海面可能与今持平或有所下降。按照冰期和间冰期的时间规律,未来6000—7000年的海平面将下降几十米。     

全新世千百年尺度气候波动机制

全新世（11. 7 ka BP）作为最年轻的地质年代,其气候变化相对晚更新世冰期稳定,但仍存在千百年尺度的气候波动。造成这些气候波动的可能有多种原因,但至今还没有统一的认识。这一时期的气候变化与人类发展有密切的关系,因此其短尺度的气候变化越来越受到学界的关注,已经开展了大量的研究。通过对文献资料分析,综述了全新世千百年尺度的气候突变的原因。全新世早期温度普遍升高主要与太阳活动变化有关,期间冰盖消融与海洋环流作用引起百年尺度的气候事件。全新世中期气温最高,但也发现多次干冷气候事件,主要为冰川活动导致。全新世晚期温度降低,主要是以火山活动导致的气候变冷。其他因素如地球轨道参数、潮汐作用、冰川作用、海洋环流等在全新世各个时期对气候造成影响。     

全新世千百年尺度气候波动机制

全新世（11. 7 ka BP）作为最年轻的地质年代,其气候变化相对晚更新世冰期稳定,但仍存在千百年尺度的气候波动。造成这些气候波动的可能有多种原因,但至今还没有统一的认识。这一时期的气候变化与人类发展有密切的关系,因此其短尺度的气候变化越来越受到学界的关注,已经开展了大量的研究。通过对文献资料分析,综述了全新世千百年尺度的气候突变的原因。全新世早期温度普遍升高主要与太阳活动变化有关,期间冰盖消融与海洋环流作用引起百年尺度的气候事件。全新世中期气温最高,但也发现多次干冷气候事件,主要为冰川活动导致。全新世晚期温度降低,主要是以火山活动导致的气候变冷。其他因素如地球轨道参数、潮汐作用、冰川作用、海洋环流等在全新世各个时期对气候造成影响。     

全新世早期石笋灰度序列记录的气候环境信息分析——以重庆羊口洞石笋为例

以采自重庆南川地区金佛山羊口洞中一支石笋YK719为研究对象,利用精确的230Th测年数据、δ18O数据和灰度数据重建了重庆地区早全新世古气候变化序列。将石笋YK719灰度序列和δ18O记录进行对比后发现,在弱季风时段,石笋δ18O值偏重,石笋灰度值较高,灰度序列表现出“谷”构造;反之亦然。分析显示羊口洞石笋灰度序列与树轮Δ14C数据、太阳黑子数据具有较高的相关性,说明太阳活动是驱动石笋灰度序列变化的一个重要因素。太阳活动可能通过温度和季风降水两方面来影响石笋灰度的变化:温度升高促使土壤微生物活动量增加,土壤中可溶性有机碳和CO2含量增加,从而形成较为纯净的方解石沉积物,石笋颜色暗而透明,反之,石笋表现为不透明乳白色;北大西洋浮冰变化在早全新世可能通过季风－欧亚大陆雪盖耦合来间接地影响亚洲季风降水变化,从而影响石笋灰度的变化。      

中国全新世气候演变研究的进展

全新世是与人类关系极为密切的一个时期分析,分析,总结了我国科学家对这一时期气候演变的研究成果,并对这些成果进行了讨论。我国全新世约从１０ｋａ 时间气候波动激烈,了大暖期,隋唐温暖期,小冰期等典型时期各时期内有部分     

全新世北大西洋冷事件：年代学和气候影响

回顾了全新世北大西洋冷事件的研究,重点分析年代学和气候影响。首先,综合北大西洋8个深海沉积序列13种不同指标反映的冷事件,证明Bond等(1997)的研究是有代表性的。全新世的9次冷事件,由近及远编号 0～8,出现于0.4kaB.P.,1.4kaB.P.,2.8kaB.P.,4.2kaB.P.,5.9kaB.P.,8.1kaB.P.,9.4kaB.P.,10.3kaB.P.和11.1kaB.P.。其次,从早全新世到晚全新世逐一地综述了9次冷事件出现时间及气候影响。发现与冷事件对应的气候异常,主要表现为北半球高纬寒冷、低纬亚非季风区干旱。也有迹象表明出现冷事件时西－中欧及北美北部气候湿润。最后分析了冷事件的成因。早全新世冷事件可能与融冰淡水脉冲有关,中－晚全新世太阳活动减弱可能是冷事件发生主要原因,但不排除有气候系统内部振荡的影响。
      

全新世太阳活动对东亚夏季风百年尺度变化影响的模拟研究

太阳活动对东亚夏季风(EASM)变化有着重要的影响。本研究利用通用地球系统模式(CESM)开展了全新世气候瞬变模拟试验, 探究了全新世EASM降水百年尺度的变化特征及其对太阳活动外强迫的响应机理。结果表明: 在变化趋势上, 模拟的全新世以来EASM降水呈减弱趋势, 主要受地球轨道参数外强迫的影响。在百年尺度上, 中全新世以来太阳活动外强迫引起EASM降水出现约430年的周期变化特征, 这与高分辨率重建资料记录的周期相似。这一百年尺度变化的空间主模态呈南北偶极型分布, 北方降水与太阳活动存在显著的同期正相关, 当太阳活动增强时东亚海陆热力差异加强, 陆地海平面气压降低, 引起异常的气旋性环流, 有利于北方降水增多。南方降水与太阳活动呈负相关并滞后于太阳活动, 太阳活动通过调制赤道太平洋类拉尼娜态的海温梯度, 引起西北太平洋风-蒸发-海温的正反馈机制, 触发异常的西北太平洋气旋性环流, 从而导致南方降水减少。

     

泸沽湖地区晚全新世气候和环境演变

泸沽湖地区受人类活动影响较小、对气候变化较为敏感,是开展古气候研究的理想区域。本文以孢粉为重要研究手段,对采自泸沽湖草海地区103cm的浅钻沉积物开展研究,采样间距2cm,共取得52块样品用于孢粉分析。沉积物年龄采用AMS-~(14)C测定,经校正之后钻孔底部年龄为3455cal.a BP。经实验分析之后,所有样品均含有丰富的孢粉类群,反映的植被组成主要以松(Pinus)林为主,铁杉(Tsuga)也较为常见,被子植物中则以栎属(Quercus)占绝对优势,栗属(Castanea)和木犀科(Oleaceae)植物也频繁出现,而草本植物则以禾本科(Gramineae)为主,蓼科(Polygonaceae)、菊科(Asteraceae)和莎草科(Cyperaceae)植物也是重要的组成成分,林下生长有大量的蕨类的植物,主要以紫萁属(Osmunda)、石松属(Lycopodium)和膜蕨科(Hymenophyllaceae)等为主,另外,采样点草海为季节性湿地,水生植物主要以香蒲属(Typha)和藻类植物中的双星藻(Zygnema)和水绵(Spirogyra)最为常见。为了获得该地区晚全新世以来的气候变化曲线,本研究采用共存分析法分别对划分的四个孢粉带进行了古气候的定量重建,年均温和年均降水量分别为:3455cal.a BP至2585cal.a BP,MAT(mean annual temperature)=11.5~18.6℃,MAP(mean annual precipitation)=797.5~1484.3mm;2585cal.a BP至1699cal.a BP,MAT=11.7~18.6℃,MAP=617.9~1523.1mm;1699cal.a BP至595cal.a BP,MAT=8.5~18.6℃,MAP=797.5~1484.3mm;595cal.a BP至今,MAT=5.7~18.6℃,MAP=617.9~1484.3mm。结果显示该地区3455cal.a BP以来气候经历了略微变暖-变凉-持续变凉-回暖四个阶段。本研究还将变化曲线与其他地区同时代的研究结果进行了对比分析,显示年均温的变化趋势与格陵兰冰芯δ~(18)O以及祁连山敦德冰芯所反映的温度变化趋势基本一致,并可观察到中世纪暖期、晚全新世小冰期及现代温暖期。     

白垩纪大洋缺氧事件2(OAE 2)期间的百年到千年周期

太阳周期是地球气候系统的重要调节因素之一。深时地质时期由于时间跨度长以及高分辨率数据的缺乏, 导致太阳周期的研究还存在欠缺。本研究以北美西部内陆海白垩纪Iona-1钻孔岩芯Eagle Ford组(42~153.41 m)为对象, 以泥灰岩中明暗纹层的高分辨率(230 μm)灰度数据为载体, 开展了详细的旋回地层学分析。结果表明, 白垩纪大洋缺氧事件2(OAE 2)期间存在781~1150 a、188~242 a、79~126 a、38~50 a的周期信号。通过与过去9400年以来重建的太阳总辐照度(TSI)对比, 这些周期被解释为太阳周期中的Eddy周期(约1000 a)、de Vries-Suess周期(200~250 a)、Gleissberg周期(88~120 a), 其中38~50 a的周期虽然在全新世太阳活动记录中未发现, 但地质时期存在类似的周期, 认为可能是Bruckner周期(30~50 a)。Bruckner周期仅在OAE 2期间存在, 这可能是由于不同的沉积环境导致不同时间段对该周期的差异性响应。结合深时中已发现的一些太阳周期记录, 本研究认为太阳活动在过去几十亿年中有效地影响了气候变化, 从而影响沉积过程。太阳活动对陆地气候和大气-海洋过程产生影响, 进而导致了海洋有机物含量、氧化还原条件和生物群落的差异。这些因素共同促成了北美西部内陆海白垩纪沉积物中毫米级明暗纹层的形成。上述研究成果可为深入了解OAE 2气候效应以及现今温室效应下的极端气候变化提供一定借鉴。

     

中国全新世中期的高海平面

根据中国沿海全新世海进海退时代的一致性及对渤海沿岸平原、苏北平原和长江三角洲平原的牡蝠礁、贝壳堤底板和海侵层项板等古海面标志物的高程、年代及其与古海面关系的分析对比，消除了地壳运动的影响。本文认为中国沿海全新世中期5000-7000aBp存在着+ 2~+3m的高海平面，它是当时全球温暖气侯通过海水温度—体积效应造成的全球平均海平面变化(eustatic change )的反映;同时区域大地水准面的垂直变化和水平移动对海平面的影响值得深人研究;此外大陆径流量，沿海降水量季及风环流的变化也可能对沿海海平面产生过一定影响。     

云南腾冲全新世火山岩地球化学特征及其成因

通过对腾冲火山群的黑空山、打莺山和马鞍山火山岩主量元素、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素地球化学的研究表明,腾冲全新世火山岩为高钾钙碱性系列,包括粗面玄武岩、玄武粗安岩、粗面安山岩和英安岩。该套火山岩富集大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损Nb-Ta-Ti不相容元素,具有高的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值(0.705862～0.710614),低的¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值(0.511941～0.512526)和较高的放射性成因Pb同位素组成(²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.962～39.155;²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.620～15.659;²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.872～18.269)。主量、微量和同位素地球化学研究表明,腾冲全新世三座火山的岩浆源区为富集地幔,地幔富集与古洋壳俯冲有关。它们是由相同的地幔源区经历了不同的岩浆演化阶段的产物,打莺山岩浆演化程度最高,黑空山次之,马鞍山岩浆演化程度最弱。通过腾冲全新世火山岩与藏南碰撞后钾质火山岩的地球化学成分对比,Sr-Nd-Pb同位素地球化学成分存在着明显的不同,暗示两者的源区存在差异。     

全新世与上次间冰期气候差异的古土壤记录

目前国际上对全新世与上次间冰期的气候差异还存在着较大的争议。对西欧阿晴里姆黄土中全新世和上次间冰期古土壤（埃姆古土壤）,中国黄土中S₀及S₁的对比研究表明,埃姆古土壤和S₁是典型的复合土壤,记载了相同的沉积-成壤事件序列,并与深海氧同位素记录有很好的一致性。第一成壤期与氧同位素阶段5e相对应,代表了典型的间冰期气候。西欧在该时期形成的土壤与全新世土壤的成壤过程基本相同,二者反映了类似的气候条件;而中国黄土中S₀和S₁则具很大差异,这表明我国北方最后两次间冰期的气候条件显著不同。青藏高原在中更新世末期以来的隆升对季风环流的影响是值得注意的原因之一。