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《西北师范大学》 2017年
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基于谱分析的粘土矿物响应气候变化周期研究

张伟伟  
【摘要】:利用多窗谱分析和小波分析双重方法,对青藏高原苦海粘土矿物反应气候环境变化指标中的蒙脱石/(利石+绿泥石)、高岭石/蒙脱石、绿泥石/伊利石、伊利石的结晶度和伊利石的化学指数、粘土矿物总含量等进行多种信号提取、检测和重构,分析末次冰期以来青藏高原15 cal kaBP以来年代际气候变化的变化特征和演变机制,得到了信号的显著年代际振荡信号传达的信息特征。以往粘土矿物指标,其在高分辨率情况下周期很难通过一般的目测法来划分变化阶段,如粘土矿物总含量、伊利石的化学指数、结晶度等。通过两种谱分析方法可以准确地检测出该周期,并能找出周期曲线拐点,对这些显著周期进行信号重构,提高了周期划分的准确性,避免了人为差异的影响。两种周期分析方法的研究表明,在该研究区气候变化存在较明显的443a、487a、579a、630-634a、7514a等主要周期。根据显著性周期进行信号重构以及小波能量谱和小波谱图显示,该地区气候变化分为三个阶段:第一阶段,时间为14.9 calkaBP-6.1 calkaBP,周期分析研究表明该阶段苦海地区气候表现为温暖湿润的气候特征;第二阶段:时间为6.1 cal kaBP-5.4 cal kaBP,研究表明该阶段苦海表现则是一个由温暖湿润的气候环境正在向着寒冷干燥的气候环境过渡;第三阶段:时间为5.4-0 cal kaBP,周期分析表现在该时间阶段里苦海反而表现为寒冷湿润的气候特点。运用多窗谱和小波双重谱分析方法对苦海粘土矿物的分析表明,两个谱分析方法对苦海粘土矿物指标反映气候变化的周期性明显,气候特征同其他指标反映气候变化具有一致性。研究表明,青藏高原受到西风和季风的综合影响。碳同位素记录反应西南季风的952a、557a、475a、312a、211a和77a等一系列周期,其中的557a和475a两个周期分别类似于苦海粘土矿物序列的579a和487a两个显著周期,这表明西南季风的活动与苦海气候变化之间存在一定的相关性。与西北湖泊记录指标反映气候变化的周期性对比,发现百年尺度的周期较为相似,苦海受到西风的影响。与北大西洋全新世气候千年周期变化δ18O记录含量指标周期的对比,发现周期为435a、544a、610a、692a和1219a的一系列周期中,其中显著周期610a和435a分别类似于苦海粘土序列周期的630a和441a,方差贡献率分别为18.14%和7.2%。发现在气候演变过程中,千年主要周期方差贡献率偏小,说明千年周期影响较小,这表明苦海气候变化还可能和北大西洋气候之间存在一定的相关性。太阳黑子数序列中441a、561a两个周期分别与苦海粘土矿物指标反应气候变化周期的443a和和579a气候周期非常吻合,这表明青藏高原苦海气候变化还受到太阳黑子活动的影响。
【学位授予单位】:西北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P467;P574

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