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蒙古国中部Ugii Nuur湖过去8660年孢粉记录与环境变化研究

王维  
【摘要】: 蒙古高原全新世气候变化时空分布规律研究对于理解高、低纬气团作用以及亚洲冬、夏季风和西风带气候予系统相互作用及演化具有重要意义。然而,蒙古国全新世研究比较薄弱,已有古气候序列分布不均、年代控制差、分辨率低、代用指标敏感性不足。而且,已有资料揭示的区域气候差异明显,尤其在蒙古国中部中全新世气候状况上分歧较大。这对理解和认识蒙古高原全新世气候变化的时空变化规律和气候变化机制造成了很大的困难。因此,本论文选取蒙古国中部Ugii Nuur湖泊沉积为研究对象、以AMS~(14)C测年为框架、区域现代花粉研究为基础,利用高分辨率孢粉记录重建了过去8660 cal.yrBP以来的植被和气候变化。利用硅藻及粒度等记录辅助重建了过去8660 cal.yr BP以来湖泊水位和气候变化历史。此外,还通过区域全新世气候记录的综述与对比研究,探讨了蒙古高原全新世气候变化的时空分布;通过与气候模式模拟结果的对比,对蒙古国中部全新世气候变化的动力学机制进行了粗浅的讨论。研究取得的主要结论及认识如下: 1、通过对蒙古国Gun Nuur至Ugii Nuur断面现代孢粉研究,确定了森林、森林草原、山地草原、草原以及荒漠草原现代花粉组合特征。研究表明松属花粉具超代表性;禾本科花粉具低代表性;草原地带藜科花粉含量显著高于山地草原和森林草原地带,可以作为区别植被的重要指标;山地草原和山地森林草原中生杂类草和莎草科花粉含量高于草原地带,可以指示区域气候湿润状况。Ugii Nuur湖周围现代孢粉研究表明:松属为空气传播的外来花粉,其含量变化可能指示了远山森林草原发育状况;禾本科具显著低代表性,母体植物建群时含量通常在10%以下:藜科花粉含量可以指示区域气候干旱程度。 2、以现代孢粉研究为基础、可靠AMS~(14)C年代为框架,Ugii Nuur孢粉记录高分辨率地重建了蒙古国中部地区过去8660 cal.yr BP以来的植被和气候变化。8660~7800 cal.yr BP研究区植被为禾草草原,湖畔及河谷低地发育苔草草甸,远山发育松属针叶林和森林草原,气候温和略湿润;其中8350~8250 cal.yr BP湿生草甸扩张,旱生植物成分减少,气候凉湿。7800~6860 cal.yr BP旱生成分增加,气候转向暖干。6860~3170 cal.yrBP半荒漠草原扩张,远山森林草原退缩,山地草原和河谷及湖畔湿生草甸退缩(化),气候持续暖干。3170~2340 cal.yr BP半荒漠草原退缩,远山森林草原扩张,气候转凉变湿,末期湿度条件达最佳。2340~1600 cal.yr BP禾草草原发育,湖畔及河谷低地湿生草甸扩张,远山森林草原略有退缩,气候总体较凉湿。1600 cal.yr BP以来研究区发育禾草-冷蒿草原,气候波动较大。 UG04孔硅藻记录重建的湖泊水位变化基本上支持孢粉重建的古植被和古气候:8660~7230 cal.yr BP硅藻组合以浮游类主导,浮游/底栖比达40以上,指示水位较高,气候略湿润;7230~2330 cal.yr BP浮游类硅藻丰度和浮游/底栖比降低,湖泊处于低水位,气候干旱;2330~930 cal.yr BP浮游类硅藻丰度和浮游/底栖比增加,湖泊水位升高,气候湿润。UG04孔孢粉记录重建的古气候变化还得到了粒度及盘星藻浓度等记录的支持:8660~6010 cal.yr BP沉积物以粉砂为主,中值粒径小于25μm,砂含量低于4%,粉砂含量高于80%,盘星藻浓度较低,可能指示湖泊水位较高的湿润气候;6010~2250 cal.yr BP中值粒径和砂含量显著增加,粉砂含量降低,盘星藻浓度大增,湖泊水位降低,气候干旱;2250~930 cal.yr BP中值粒径陡降至10μm以下,砂含量降至1%以下,粉砂和粘土含量增加,盘星藻浓度降低,湖泊水位再次升高,气候变湿。孢粉、硅藻、粒度以及盘星藻等记录反映的气候湿度变化存在一定的位相差异。 3、UG04孔孢粉、硅藻等记录表明,蒙古国中部6860~3170 cal.yr BP存在持续干旱气候。对蒙古高原及其毗邻地区全新世气候变化记录的对比研究表明,中全新世干旱气候可能具有较为广泛的地理分布,分布在以蒙古国南部荒漠为中心,北至蒙古国北部、南至中国西部干旱区的广大区域。该干旱气候的北界可能位于蒙古国北部森林草原与森林界线一带,该界以北地区气候记录多反映了暖湿的中全新世气候;南界可能位于中国西北干旱区荒漠南界一带。 4、UG04孔孢粉等记录重建的6860~3170 cal.yr BP暖干气候与Bush利用GCM模式模拟的亚洲中部6500~3000 cal.yr BP暖干气候具有较好的对应关系。Bush认为北半球相对较高的太阳辐射和大气CO_2浓度增加共同作用导致了气温升高,升温一方面导致蒸发增强,另一方面提高了大气饱和水汽压,致使云量和降水概率减少,进而形成干旱气候。 5、UG04孔孢粉记录揭示蒙古国中部地区过去8660 cal.yr BP以来的气候变化以暖干/冷湿水热组合特征为主,这与研究区北部西伯利亚和南部中国季风区气候记录揭示的暖湿/冷干的气候模式不同,与Yang等人总结的中国新疆及中亚地区十年至百年尺度的暖干/冷湿气候变化模式相似。 6、对比发现,UG04孔藜科含量指示的区域气候湿度状况与贵州董哥洞石笋记录的亚洲夏季风强度存在反相关关系,在千年尺度气候变化和十至百年尺度气候突发事件上均有较好的对应关系。


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