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晚冰期以来青藏高原东北部更尕海沉积记录的气候变化

宋磊  
【摘要】:古气候环境变化研究对于理解大气环流格局的变化以及区域气候对全球变化的响应过程与机制具有重要的科学意义。共和盆地位于青藏高原东北部,地处现代亚洲夏季风与西风环流的交汇地带,是建立高、低纬气候变化联系的关键区域。更尕海位于共和盆地中部,为一浅水草型湖泊。湖泊水文循环简单,生物多样性丰富,对全球变化响应敏感,是开展环境变化研究的理想地点。 2008年1月,课题组在更尕海湖泊中心位置钻取GGH-A和GGH-B两支平行沉积岩芯。利用岩芯沉积中沉水植物龙须眼子菜(Potamogeton pectinatus)的茎叶残体或种子进行AMS14C测年,表层沉积样品中植物残体的测年结果为1010±3514Ca BP,视为更尕海的“碳库效应”年龄。在扣除“碳库效应”的基础上,建立了16.7cal ka BP以来的时间序列。实验分析了湖泊沉积碳酸盐含量、粒度组成、磁化率、生物大化石、总有机碳(TOC)和总氮(TN)含量、有机质碳同位素(δ13Corg)等气候代用指标,且着重对软体动物壳体、沉水植物结壳、沉积碳酸盐38μm和160μm组分等4种碳酸盐材料进行了稳定同位素分析。 通过调查湖泊现代水生植物群落,建立其组成和分布与水深的关系。利用生物大化石与地球化学指标,重建了湖泊水位变化历史。湖泊古生产力响应于湖泊水位变化控制的植物群落的演替。不同成因的碳酸盐δ18O值的变化主要受大气温度、入湖水量和入湖水源δ18O值变化等的影响,但其总体上反映了湖泊的水文平衡状况,而不同阶段主要控制因素又有所不同。结合湖泊水位的变化,氧同位素记录可以用来指示研究区水汽的来源及其相关的大气环流格局的变化。晚冰期来气候环境的变化历史大致可划分为4个主要阶段:1)16.7-15.3cal ka BP,湖泊尚未形成,气候干旱、多风,亚洲夏季风可能较弱;2)15.3-11.4cal ka BP时期对应于晚冰期,湖泊水位较低,植物群落以Chara spp为主,氧同位素相对偏负,该阶段夏季风在一定程度上有所增强,但研究区有效湿度仍然偏低;3)11.4-6.4cal ka BP,湖泊水位整体较高。9.2-7.4cal ka BP期间,湖泊水位降低指示了一次显著的季风衰退事件。植物群落的演替响应于湖泊水位变化,主要经历分别以植物稀少、Chara spp.沉水维管束植物等为主的群落演替,古生产力也表现出相应的变化模式。该阶段氧同位素与湖泊水位表现出同步变化,即湖泊水位高时氧同位素偏负,反之亦然。总体而言,该阶段亚洲夏季风增强,气候偏暖湿;4)6.4calkaBP至今,湖泊水位普遍较低,氧同位素表现出阶段性偏负,古生产力也频繁波动。该阶段亚洲夏季风显著衰退,季风降水减少,而西风环流对本区域气候产生阶段性影响。气候以冷干为主,表现出快速变化的特征。 与邻区及高、低纬地区气候记录的对比研究表明,晚冰期以来更尕海湖泊沉积记录的气候变化与低纬石笋记录的亚洲季风的长期变化趋势基本一致,且叠加了若干百年至千年尺度的快速气候变化事件;同时,与高纬北大西洋IRD事件也存在一定程度的遥相关关系,反映了区域气候对全球变化的敏感响应。 研究区位于亚洲季风和西风环流的交汇地带,区域气候响应于大气环流格局的变化。早全新世气候主要受强盛的亚洲季风控制,中晚全新世西风环流的影响显著。大气环流形势的变化根本上受控于轨道参数调节的北半球夏季太阳辐射的变化,同时也受低纬海气相互作用或ITCZ的南北移动等气候系统的影响。中晚全新世千年尺度的气候快速变化可能与北大西洋温盐环流的减弱有关,这种高低纬气候变化的联系可能是北大西洋地区的气候信号通过西风环流传递到中东亚地区而建立起来的。


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