东北地区末次盛冰期以来孢粉数据库构建技术与应用

孢粉数据库是研究区域尺度的古环境演变历史、古气候变化规律等重要的基础数据。对东北地区末次盛冰期以来71条孢粉序列进行数据处理。首先,重新计算各种属的百分比;其次,校正年代并建立年代序列;最后,以1000年的分辨率插值孢粉序列。由此,构建了标准统一的孢粉数据库,结合GIS技术展示了数据库信息,并重建了东北地区古植被演化的特征。该数据库可有效应用于东北地区古环境演化等研究。

末次盛冰期中国南方地质载体揭示的气候响应模式差异

末次盛冰期(LGM)是距今最近的全球冰量鼎盛时期。这一时期全球显著变冷,气候状态与现代差异巨大,因此成为古气候研究中的热点时期。中国南方地处亚热带气候区,对气候变化响应敏感,有学者已对LGM期间该地区的气候特征进行了初步研究,但南方地区内部气候特征的差异仍未得到充分认识。为此文章梳理了LGM时期中国南方不同区域的地质记录,总结了这一时期南方地区气候环境的基本特征,并对其所呈现的区域性差异进行分析。研究表明LGM期间中国南方不同区域的地质载体对气候变化的响应存在两种模式,一种是以冷干的气候特征为主,集中在东南沿海与西南地区;另一种则呈现为寒冷湿润的气候模式,主要集中于长江中下游地区。进一步分析认为北半球夏季太阳辐射减弱和大陆冰盖扩张可能是南方地区冷干气候模式的主要驱动因素,而长江中下游一带的冷湿模式可能与ENSO活动增强和夏季风减弱导致的梅雨量增加有关。上述研究为深入探讨LGM时期中国南方气候特征提供了理论基础,也为预测未来气候变化提供了宝贵的参考。The Last Glacial Maximum (LGM), with striking global cooling and remarkable differences in climate conditions compared to modern times, was the most recent peak in global ice volume, making it one of the hot topics in paleoclimate research. Southern China is located in the subtropical climate zone and is sensitive to the response to climate change. Scholars have conducted preliminary studies on the climate characteristics in the region during the LGM period, but the differences in the climatic characteristics in the southern region are still not fully recognized. Therefore, this paper collected the geological records of different regions in southern China during the LGM period, summarized the basic characteristics of the climatic environment in the southern region, and analyzed the regional differences it presents. The results show that there were two climatic response patterns of geological carriers in different regions of southern China during the LGM period, one of which was dominated by cold-dry climatic characteristics, concentrated in the southeast coastal and southwest regions, while the other was characterized by cold-wet climate, mainly distributed in the middle and lower reaches of the Yangtze River (MLRYR). Further analysis suggested that the weakening summer insolation in the Northern Hemisphere and the expansion of continental ice sheets may be the main driving factors for the cold-dry climate pattern in southern China, while the cold-wet climate in the MLRYR may be related to the increased Meiyu precipitation caused by the enhancement of ENSO activity and the weakening of summer monsoon. The above research provided a theoretical basis for further exploring the climate characteristics of southern China during the LGM period, and provided valuable references for predicting future climate change.

天津南部地区末次盛冰期以来下切河谷及沉积相序特征研究

中国河口三角洲地区发育末次盛冰期(LGM=Last Glacial Maximum)下切河谷,为研究天津南部海陆交互作用平原区LGM下切河谷,本文通过钻孔、陡坎剖面调查、遥感解译和高密度电法剖面测量等工作手段,结合AMS14C测年、微体化石(有孔虫和介形类)和孢粉鉴定等测试进行综合研究,研究结果表明该区LGM以来发育3种沉积相序类型:类型Ⅰ(FS-Ⅰ):由下切河道相—湖相—滨海相—海陆交互相(滨海湖沼/潟湖相)—河漫滩相构成;类型Ⅱ(FS-Ⅱ):由下切河道相—湖相—滨海相—河道相—河漫滩相构成;成为下切河谷内不同时期河流序列的叠置;类型Ⅲ(FS-Ⅲ):由LGM硬黏土—湖相—滨海相—海陆交互相(滨海湖沼/潟湖相)—河漫滩相构成。LGM时期古植被以云杉、松、蒿、藜等干冷植物为主,气候干冷;古河道空间格局和古流向受控于基底构造;汊道古河流发育且摆幅较大。与长江三角洲地区对比,该区下切河谷深度(宽约几百米、深20~30 m)及规模远不及前者(宽数十千米、深40~90 m)且不发育强潮河口湾相,原因在于没有开放海和统一的大河口。冰后期海平面上升,古微地貌低洼处受到海侵或地下水位上升湖相或湖沼发育形成全新世海侵基底泥炭,最大海泛面之后,不同微地貌处先后随着河流进积增强成陆,末次盛冰期以来沉积相序地层受控于全球海面变化和区域构造的影响,河海进退和河流摆动是沉积层序形成的直接原因。因研究区缺乏末次盛冰期以来下切河谷及沉积相序特征研究,故本文研究可为该区域末次盛冰期以来地层结构厘定、古环境恢复与演化以及水工环勘察、地下空间资源规划和开发利用等方面提供重要基础资料。

末次盛冰期以来长江三角洲地区的沉积相和古地理

未次盛冰期低海平面期间,长江三角洲地区可划分为2个古地理单元:古河谷和古河间地.下切河谷底部侵蚀面和古河间地顶面构成了冰后期海侵沉积旋回的底界面,它相当于层序地层学中的层序界面.位于河口湾—浅海相中的最大海侵面将冰后期海侵沉积旋回分为其下的海侵层序和其上的海退层序.随着δ^(18)O3期的海平面下降,长江开始下切,至δ^(18)O2期低海面时形成巨大的下切河谷.冰后期海平面上升引发的海侵造成了长江古河谷系的充填和河床、河漫滩—河口湾和部分河口湾—浅海相的形成,尔后的进积产生了部分河口湾—浅海相及三角洲相等.溯源堆积是产生下部河流沉积单元的主要过程,其中河漫滩沉积中出现的潮汐层理和少量小个体有孔虫说明了海洋因素的影响,河口湾—浅海相泥质沉积主要形成于最大海侵之时,三角洲的进积则产生了具有多期河口坝的三角洲.古河间地表面的硬粘土层经历了沉积和成壤作用交替、持续成壤作用和早期成岩作用,它们大致分别对应于δ^(18)O3期、δ^(18)O2期和δ^(18)O1期,硬粘土层中留下了这3种作用的烙印.长江三角洲古河间地的古土壤母质属河漫滩相.持续成壤阶段河流基面和地下水位均较低,年降雨量约为 500～800mm,相当于现今的温带地区,干湿周期变化明显,地下水升降频繁.所有这些表明。

末次盛冰期百年尺度气候变化的南京石笋记录

据年层计数和TIMS U系测年结果 ,建立了南京汤山葫芦洞YT石笋年际精度时间标尺 (1 80 0 0～ 1 40 0 0aB .P .)。除石笋顶部 5mm层段外 ,高分辨率的δ18O、灰度和年层厚度 3种指标在百年尺度上具有相当一致的对应关系 ,表明这 3种指标对气候因素变化响应比较敏感。综合石笋δ18O和本区古植被资料 ,估计末次盛冰期和波令暖期年均温分别达 7℃和1 5℃。石笋揭示的末次盛冰期气候可进一步划分为 4个阶段 :1 ) 1 81 5 0～ 1 6 90 0aB .P .,年均温和洞穴湿度逐步下降 ;2 ) 1 6 90 0～ 1 6 1 0 0aB .P .,年均温和洞穴湿度相对稳定 ,可进一步划分为 3个暖峰和两个冷谷 ;3 ) 1 6 1 0 0～ 1 5 6 0 0aB .P .,年均温快速下降 ,按氧同位素平衡方程计算 ,其冷谷可能接近于 0℃ ,但洞穴湿度比前期下降幅度并不大 ;4) 1 5 6 0 0～ 1 475 0aB .P .,年均温和洞穴湿度比较稳定。这种气候演化的阶段性和突变性与北大西洋地区气候记录可以对比 ,反映极地与东亚季风气候受共同的驱动机制支配。从石笋 4种指标 (δ18O、δ13 C、灰度和年层厚度 )的功率谱图中识别出不同尺度的太阳活动周期成分 ,其中 80aGleissberg周期特别显著 ,表明末次盛冰期边界条件下太阳活动仍是短尺度气候变化的主要驱动力。

松宗古湖——藏东南帕隆藏布江末次盛冰期发育的一个冰川堰塞湖

青藏高原东南部帕隆藏布江松宗地区晚更新世期间发生了一次可以识别的支谷冰川阻江形成冰川堰塞湖———松宗古湖的事件。松宗滑坡处的湖相沉积剖面厚度≥88m,其中厚达18.33m并具湖相沉积代表性的连续粉质粘土层底部和顶部的光释光年龄分别为22.5±3.3kaB.P.和16.1±1.7kaB.P.,属末次盛冰期。松宗滑坡处河谷两侧冰碛台地与湖相沉积的接触关系和空间特征指示该湖相沉积与末次盛冰期董曲支谷冰川阻塞帕隆藏布江有关。湖相地层的剖面沉积特征揭示出这个冰川堰塞湖可能贯穿于整个末次盛冰期,但整个帕隆藏布并没有形成统一的山谷冰川。

西藏纳木错末次盛冰期以来的古植被、古气候和湖面变化

西藏纳木错湖相沉积的U系、14C年龄和孢粉分析结果表明,纳木错沿岸的拔湖约1.5～8.3m和8.3～15.6m的T1和T2分别形成于末次盛冰期以来约(11.81±0.10)～(4.22±0.09)kaB.P.期间和(28.2±2.8)kaB.P.左右。该套湖相层的孢粉组合、地层和湖岸堤的分布表明,在末次盛冰期期间,纳木错湖面主要波动于拔湖12～20m之间,但湖面最低可达拔湖约8m。区域植被主要为以蒿和莎草科为主、含松和桦的草原。在约11.8～4.2kaB.P.期间,湖面波动于拔湖2～9m之间,区域气候整体较为暖湿。其中全新世大暖期出现在约8.4～4.2kaB.P.期间,气候温暖湿润,区域出现针叶林或针阔叶混交林,气温可能比现今高约5℃,降水量可能比现今多100～200mm,湖面扩张并升高,最高可达拔湖约10m。

末次盛冰期长江南京段河槽特征及古流量

根据南京长江大桥、三桥、四桥的地质钻孔资料,绘制南京段长江古河槽地质剖面示意图。对拟建南京长江四桥附近的四个钻孔进行了采样分析,从钻孔沉积物样品的14C年代及阶地形成时间,可以判断,南京段约-60m^-90m的深槽为末次盛冰期时的长江河槽。钻孔揭示,南京段长江古河槽狭窄陡峭,呈V型,在南京长江大桥附近形成局部深切。根据长江三桥、长江大桥附近古深槽断面形态及底部沉积物颗粒级配,选用沙莫夫公式、河海大学公式等,计算了末次盛冰期时河槽底部的泥沙起动流速及断面平均流速。根据流量—流速—过水断面之间的关系式,计算得出末次盛冰期时长江的流量约为12000~16000m3/s。

末次盛冰期黄土高原蜗牛化石记录的气候快速变化及其影响机制

本文通过对渭南黄土剖面末次盛冰期地层较高分辨率的蜗牛化石记录研究 ,发现这一时期特征蜗牛种类峰值的演替反映了古气候的演化过程和温、湿度的组合关系 ,气候变化显示出百年～千年尺度波动的特征 ,温度的变化明显地要早于湿度 (降水 )的变化 1 0 0 0～2 0 0 0a ,表现为变冷 -冷湿 -冷干 -温干 -温湿的气候过程 ,研究认为造成这一气候特点的原因是东亚冬、夏季风共同作用的结果。对喜温湿蜗牛种类的研究 ,揭示出东亚夏季风在这一时期至少能够持续地影响到黄土高原的东南部地区 ,这个时期冬季风强化的结果之一是影响了夏季风在这一地区滞留的时间 ,加大了季节性的差异。分析表明尽管夏季风在这一地区滞留的时间缩短 ,但维持了它固有的强度 。

末次盛冰期环境恶化对中国北方旧石器文化的影响

末次冰期间冰段时,中国北方地区水热条件普遍较好,旧石器文化也比较发达。然而,进入末次盛冰期后,随着气温的普遍降低和降水量的明显减少,草原和沙漠带急速向南扩张,动物群也大举南迁。对于这种严酷的生存环境,中国北方的旧石器文化是如何响应的呢?本文以宁夏彭阳PY01-02,PY03和PY05等地点的地层剖面和石制品的研究为基础,首先提出彭阳地点群地层沉积相由河湖相沉积迅速转变为黄土堆积说明由末次冰期间冰段到末次盛冰期自然环境发生了剧烈变化。其次,通过对上述两种不同沉积相中出土石制品的大小、重量、原料以及技术上的比较说明随着环境的变化石制品本身也发生了相应的变化。下层河湖相堆积中出土的石制品粗大笨重,主要以各种石英岩为原料,与同期泾水上游旧石器文化的特征相近,应是当地文化特征的一种具体体现。上层马兰黄土中的石制品的普遍较小,主要以石英和燧石为原料,其中用燧石制成的细石器具有宁夏灵武水洞沟下文化层同类制品的特征,而用石英制成的小石器则同海原一带的史前文化有着较为密切的联系,据此作者推测这可能与史前人类在环境日益恶劣的情况下向南迁移有关。山西南部地区的下川和柿子滩遗址的地层和石制品证据亦表明,末次盛冰期前后该地区旧石器文化的明显差异可能也与末次盛冰期环境恶化时人类的迁徙有关。最后,中国北方地区考古遗址的空间分布变化为上述史前人类南迁的推测提供了有力证据。因此,作者认为末次冰期的环境恶化对中国北方旧石器文化的影响具有普遍性。

龙感湖钻孔揭示的末次盛冰期以来的环境演化

通过龙感湖滩地钻孔 2 4 .4m深度以内的沉积物岩性、生物和物理指标分析 ,在14 C年代测定的基础上 ,对龙感湖末次盛冰期以来的环境演化进行了恢复 .15 .0kaBP前和 10 .0 -6 3kaBP ,龙感湖区发育河流沉积 ,以低生物量和高磁化率为特征 ;约 15 .0 - 10 .0kaBP期间的晚冰期 ,龙感湖首次成湖 ,湖泊中生物量明显提高 ;现代龙感湖雏形始于约 6 .3kaBP后 ,至 3.7kaBP后发展为稳定的湖泊环境 .此外 ,花粉结果显示 ,龙感湖湿地植被大致形成于 3.3kaBP后 .然而 ,龙感湖的成因和演化 ,及其与长江关系的研究 。

末次盛冰期气候模拟及青藏高原冰盖的可能影响

在国际古气候模拟比较计划设定的边界条件下 (其中包括 :海洋表面温度、陆地冰盖、CO2 浓度、地球轨道参数等变化 ) ,本文汇报了利用中国科学院大气物理研究所的 9层全球大气环流格点模式对末次盛冰期气候进行数值模拟的研究成果。结果表明 :末次盛冰期全球年平均温度比现在低 5 .3℃ ,降雨量下降 9% ,其中大陆年平均降水量仅为目前的 71 %。通过与其他模式模拟结果和重建古气候资料的对比表明 ,该模式捕捉到了末次盛冰期干、冷的冰期气候特征。在此基础上 ,我们根据刘东生等的科研成果 ,初步探讨了青藏高原在末次盛冰期倘若存在一定范围的冰盖 ,那么该冰盖会对东亚区域古气候模拟结果产生怎样的冲击。

末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流系统的演变

以区域自然地理及地质历史分析为基础,以环境同位素及大陆盐化咸水后期变化为实证依据,重塑了末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流模式演变。研究发现,末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流系统经历3个演变阶段:(1)距今18～15ka的低海平面时期,接受持续补给,地下水得到充分交替,发育穿透达到或接近第四系底界的区域水流系统;(2)距今15～12ka的海平面急剧抬升期,地形势差减弱,发育穿透第三含水层组的早期中间水流系统,与此同时区域水流系统趋于停滞;(3)距今2.5ka以来,现代河流地貌成形,高位河床与低位河床及河间低地的势差成为主要驱动力,发育穿透第一及第二含水层组的晚期中间水流系统。随着海平面抬升,后期发育的水流系统切割前期水流系统的一部分并叠置其上。因此,现今河北平原第四系的地下水流系统乃是不同演变时期地下水流系统的时空四维集合体。其他濒海平原,乃至侵蚀强度随时间减弱的内陆盆地,都有可能出现类似图景。距今12ka前后形成的大陆盐化咸水,由上升水流带到浅部,导致浅层咸水以及土地盐渍化,乃是河北平原水资源利用及生态与环境保护的关键性不利因素。

长江南京段末次盛冰期以来的古河谷沉积

末次冰期盛冰期海平面大幅度下降,长江发育古深槽。根据沉积物的颗粒状况,南京段古河谷的充填可以分为3期明显的由粗到细的沉积韵律:末次盛冰期深切古河谷,河床窄陡,沉积物颗粒粗,为卵砾石到中砂、粗砂;冰后期河床较宽,沉积物为砾石、粗砂到中砂、细砂;全新世,河流进一步展宽,沉积物为粗砂、中砂到细砂、粉砂,细砂沉积厚度很大。全新世中期河床有数次左右摆动,两侧形成了细砂—砂质黏土互层的沉积。根据不同时期沉积物的颗粒级配情况,推算出各时期河流的起动流速和平均流速,验证不同时期的沉积环境,认为剖面的深切河槽是局部深切的结果。各期河床形态和沉积物的特征,反映了末次盛冰期、冰后期、全新世的气候变化和环境演变。

云南鹤庆盆地末次盛冰期的孢粉记录与古季风

通过研究相当于末次盛冰期鹤庆古湖泊沉积物 4 .6- 9.0 m段的孢粉记录 ,对该区末次盛冰期阶段的植被与古季风变迁模式进行了恢复。该区末次盛冰期冷湿的气候特点与同时期东部干旱的草原植被、青藏高原的荒漠植被和黄土高原区风尘堆积存在明显差异 ,而与滇池的气候记录有较好的一致性。冰期内部的气候波动与深海氧同位素记录也有较好的可比性。冰期冷锋强度的增加 。

末次盛冰期以来东海陆架南部EA05岩心地层划分及其古环境意义

通过综合分析东海陆架南部EA05岩心上部30m的岩性、有孔虫丰度和一些特征的地球化学参数，探讨了该段岩心的气候地层划分。该段岩心可依次划分为末次盛冰期（30～11．85m）、冰消期（11．85～5m）和冰后期（5～0m）地层。末次盛冰期时气温低。研究区水深浅。沉积物中有孔虫丰度很低，且大多数热带浮游有孔虫种属消失，此时陆源物质输入量较大，沉积物中有机质含量高。黑潮对东海陆架南部影响小。随着冰消期以来气温回升，海面上升，研究区水深增大。岩心中有孔虫丰度急剧增加；陆源物质输入量减少，沉积速率降低。大约在16kaB．P．左右，黑潮重新开始对东海南部陆架产生影响。在EA05岩心的6～5m，3．4～3．0m和1．4～1．2m处分辨出了3个冷事件，可能分别对应于YD事件、8．2kaB．P．冷事件和3．8kaB．P．新冰期Ⅲ。反映出该地区冰消期和冰后期气候波动较大。

长江三角洲末次盛冰期的气候波动

通过对长江三角洲东部地区鹤鸣孔第一硬黏土层的孢粉、藻类分析,研究了该地区末次盛冰期的气候波动。结果表明,鹤鸣孔第一硬黏土层含种类较丰富的孢子、花粉和藻类化石,并可以划分为3个孢粉、藻类组合,代表了该地区末次盛冰期气候变化的3个阶段,反映了该地区末次盛冰期并不是一个持续的干冷状况,第一硬黏土层沉积的早期和晚期气候较温暖湿润,针阔叶混交林发育,而中期阶段气候偏冷,植被贫乏。

末次盛冰期华北平原古气候古环境演化

华北平原宁晋泊南王庄剖面的14C和光释光年代测定表明宁晋泊地区在末次盛冰期有连续的湖相沉积。依据孢粉、碳酸盐、有机碳含量(TOC)及C/N值的高分辨率分析与综合判识,末次盛冰期并不是一个持续的干冷时期,而是存在从凉湿-冷偏湿-冷干的波动变化过程。其中早期明显降温事件,可以与Heinrich事件2(H2)对比,说明全球降温的同步性。本研究说明末次盛冰期(20-16 ka BP),在全球气候变冷的背景下,存在一个冬季风不断加强夏季风逐渐变弱的过程。

MM5对末次盛冰期中国气候的模拟研究Ⅱ:海陆分布、植被和大尺度环流背景变化的影响

利用全球模式CCM3嵌套区域模式MM5的方法研究了末次盛冰期海陆分布、植被和大尺度环流背景场变化对末次盛冰期气候变化的作用。模式结果表明:与现代相比,末次盛冰期东亚地区海陆分布发生的变化造成这一地区冬季减温,夏季增温,这个变化对中国东部近海地区的温度和降水产生明显的影响,尤其是对降水的影响。它使得中国东部地区降水减少,由此造成的降水减少占末次盛冰期降水减少的25%—50%。海陆分布的变化对内陆和中国西部地区影响很小。末次盛冰期中国东部地区植被发生了明显的变化,温带和寒带植物南移,热带植物的覆盖范围减少。中国东部地区植被的巨大变化对温度产生了影响,使该地区冬季增温,夏季减温,年平均温度变化不大。末次盛冰期全球气候发生巨大的变化,即大尺度环流背景场变化。它使得中国地区的温度和降水产生显著变化,这个变化造成中国地区温度降低,并且决定了温度变化的主要分布和变化特征,东北地区是中国末次盛冰期降温最大的地区,青藏高原的降温超过同纬度的东部地区等。同时,大尺度背景场的变化还控制着降水的变化,末次盛冰期中国西部地区和东北地区降水的变化几乎完全是背景场变化引起的,其对华北和华东地区降水的影响大约为50%—75%。综合我们研究的影响末次盛冰期中国地区气候变化的因子,按影响程度由大到小排序为:大尺度环流背景场、海陆分布变化、植被变化、CO2浓度变化和地球轨道参数变化。

关于末次盛冰期青藏高原大范围冰盖存在可能性的再研究

通过 4组数值敏感性试验 ,利用BIOME3生态模式对末次盛冰期中国大陆植被分布状况进行了数值模拟 ,再次研究了该时期青藏高原大范围冰盖存在的可能性问题。结果表明 ,末次盛冰期大陆植被发生了大规模的变化 ,总体呈退化趋势 ;在降温 5℃、降水减少 1 0 %、二氧化碳下降 1 45× 1 0 - 6和地球轨道参数轻微变化的情况下 ,青藏高原约 1 /2的地区已经被冰覆盖 ;