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。

基于孢粉数据的白垩纪中国东部地貌解读

晚中生代一系列的构造运动使中国东部的地形、地貌发生了巨大的改变,形成了“东高西低”的地貌格局。关于白垩纪中国东部是否存在高原或山脉仍存在争议,故对高原或山脉的演化过程、古高程以及其延伸范围等方面仍需进一步的研究。笔者收集了白垩纪中国各地的双气囊花粉和喜干植物花粉的孢粉数据,通过它们百分含量的变化来分析中国东部的古植被演替和古气候演变,为白垩纪中国东部地形地貌的解读提供证据。孢粉分析表明,白垩纪中国大致分为3个气候区:东北地区为温暖湿润的亚热带—暖温带气候区;北方地区为半干旱的热带—亚热带气候过渡区;南方和西藏、新疆地区为炎热干旱的热带—亚热带气候区。在古气候分析的基础上,根据孢粉数据对白垩纪中国东部地貌进行解读,结果显示:早白垩世早期中国东北地区存在1个高海拔地貌区;早白垩世东部沿海地区可能存在1个较高海拔的山脉,范围大致在闽浙地区;晚白垩世早期,中国东部海岸山脉范围达到最大;晚白垩世最晚期至古新世最早期,中国东部山脉逐步垮塌。推测至古新世早期,中国东部山脉基本已经消失。

中国第四纪孢粉数据库(CPD)和生物群区(Biome 6000)

介绍了中国第四纪花粉数据库的建立、组织及数据收集、大型成果共享等原则及章程，并着重介绍了当前由ＩＧＢＰ所支持的用孢子花粉资料重建６ｋａＢＰ及１８ｋａＢＰ生物群区（植被）的全球合作项目。到目前为止，利用中国第四纪花粉数据的原始数据及生物群区化方法已经完成中国现代表土花粉、６ｋａＢＰ（中全新世）及１８ｋａＢＰ（２０ｋａＢＰ）（末次盛冰期）的生物群区模拟及重建，在文中展示了制图结果，并讨论了当时植被与现在相比的重大差异。

中国现代孢粉数据库的质量评估、整合及其应用

高质量的现代孢粉数据库及其准确的气象插值数据是古气候定量重建的基础。目前我国已公开发表的覆盖全国范围的多个现代孢粉数据库,极大地推进了我国孢粉学在古气候、古环境方面的研究。但是由于不同的数据库是在不同时间、由不同学者相继建立的,在数据库使用中目前存在三类问题:1)孢粉属种分类标准不统一,未统计蕨类孢子和水生植物花粉类群;2)现代孢粉点的气候参数插值不准确,经常利用网格经纬度取值,缺少垂直带海拔高度的校正;3)现代孢粉点空间分布不均匀,缺少高寒旱区和东部平原区的数据。本研究通过对新增加的青藏高原寒区、旱区等1791个现代孢粉组合数据和公开发表的现代孢粉数据,进行质量评估和整合,规范了孢粉类型,删除了重复的、质量差的样点;对比了网格法和反距离法插值年均温和年降水量的优劣。整理成为包含555个科/属的9484个样点的现代孢粉数据库(MPD_IGG.A),其中包含蕨类孢子和水生植物花粉的5107样点另外组成MPD_IGG.B数据库,将不包含蕨类孢子和水生植物花粉的4377样点组成MPD_IGG.C数据库。质量评估表明,利用具有蕨类孢子和水生植物花粉的数据库(MPD_IGG.B)以及采用反距离方法获取的年均温、年降水量的数据集建立的转换函数,其预测误差相对更小,重建值与观测值间相关系数更高。新整合的这3套数据库将会为我国古气候、古环境、古生态等定量重建研究提供重要支撑。

第四纪主要孢粉数据库评述

基于孢粉数据重建古植被和古环境是地层孢粉学的主要研究内容。孢粉数据库作为收集、存储、整理和分析数据的有效工具得到了蓬勃发展,其类型可大致分为地层和形态两种。本文概述了国内外第四纪地层和形态孢粉数据库的发展历史与现状,并简要介绍了Neotoma和PalDat两大国际主流数据库以及我国的5个代表性孢粉数据库。文中还讨论了当前国内外数据库所面临的资金短缺、信息共享程度低、智能化不够等问题并作出了展望。

孢粉学定量重建古气候方法探讨

运用多种数学方法分析孢粉资料定量重建古环境已成为第四纪古环境研究的一个发展趋势。目前被广泛应用的主要有孢粉复合度-气候转换函数、孢粉-气候因子转换函数、孢粉-气候对应分析、孢粉-气候响应面模型、共存因子分析等方法。由于各种分析方法各具特色,并有各自的适用范围和局限性,因此孢粉资料的分析处理,一般都需要使用多种方法互相补充,互相印证,从而使结果更准确、客观。通过对各种方法实际应用的对比分析发现,随着定量重建古气候方法的不断改进,研究结果的准确度和精度在不断提高,推动了孢粉学和古植被定量重建研究手段的引进和应用。

GIS支持的孢粉信息管理系统

孢粉信息是研究环境演变的信息 ,它具有时间属性、性质属性和空间属性 ,其空间特征为GIS技术在孢粉信息管理方面的应用提供了基础 .本文在孢粉基础数据库的基础上 ,结合GIS与数据库技术 ,初步建立了孢粉信息管理系统 ,实现了图形属性数据的双向查询 ,为相关科研、应用部门和个人管理、获取孢粉信息提供了便利和一个较友好的工作平台 ,同时也为研究工作者提供了新的思路和方法 .

孢粉-植被-气候关系研究进展

随着全球变化研究的不断深入 ,第四纪孢粉学研究已取得了长足的进步 ,特别是近些年来 ,孢粉 植被 气候关系研究已成为世界孢粉学界的热点之一。空气孢粉学的研究在大气环境污染监测、花粉过敏症、农业收成预报和第四纪植被与环境重建等方面得到了广泛应用 ,并不断发展 ;近年来 ,为开展全球范围的古环境研究 ,各大洲相继建立了孢粉数据库 ,大量开展表土孢粉研究。中国第四纪孢粉数据库的建立 ,汇集了我国近半个世纪积累的孢粉资料 ,并利用中国第四纪孢粉数据 ,系统开展了中国现代表土孢粉、6kaBP(中全新世 )及 1 8kaBP(末次盛冰期 )的生物群区模拟及重建 ,建立了花粉 气候转换函数和响应面模型 ,并取得了良好的结果 ;冲积物孢粉学和环境考古孢粉学研究 ,也取得了一定成果 ,但研究还有待于深入 ;特征指示种花粉雨研究 ,对古生态环境重建也具有重要的意义。

最佳类比法的孢粉-古气候定量重建研究进展

最佳类比法是基于孢粉数据定量重建古气候的重要方法之一,本文介绍目前在第四纪古气候研究中常用的几种最佳类比法软件和原理的基础上,简要陈述了应用这些软件的数据格式要求、运行步骤和各种方法比较。基于Windows操作系统实现最佳类比的Polygon软件具操作界面友好、易于掌握的特点,但在非相似性距离的阈值和样点类比数目确定方面没有自动判别功能;而使用基于R语言环境的Analogue或MATTOOLS软件的最佳类比法则需要掌握一定的编程基础,但其扩展功能强大,在非相似性阈值和样点类比数目确定上使用ROC曲线(Receiver Operating Characteristic Curve)或者均方根误差(Root Mean Square Error of Prediction)进行判断。相对完善的现代表土孢粉数据库是运用最佳类比法准确定量重建古气候的重要前提,本文尝试R语言环境的Analogue软件包基于东亚现代表土孢粉数据当中的1749个样点数据对湖北神农架大九湖沼泽剖面孢粉数据进行定量古气候重建;根据对现代数据集年平均温度均方根误差的判别结果,选择5个表土样点作为最佳数目进行温度因子计算,获得较好的重建结果。目前的东亚表土孢粉数据库以及大量的现代孢粉分布研究结果为利用类比法进行第四纪古环境重建奠定了基础。

中国第四纪晚期孢粉记录整理

孢粉数据库是重建过去植被格局以及研究古气候变化和大气圈-生物圈-人类活动相互关系的基础,而孢粉取样信息的记录和整理是建立孢粉数据库的重要前提。该文在收集我国1960–2008年发表的孢粉研究文献的基础上,整理分析了第四纪晚期,尤其是2万年以来(全新世为主)全国孢粉采样点的信息,包括采样地点名称、详细采样位置、省份、采样点经纬度和海拔高度、样品类型、取样深度、孢粉样品数量、14C测年数量及年代记录、覆盖的时间段和参考文献。总结发现,我国目前共有2324个表土/湖泊表层花粉采样点和987个第四纪晚期的地层沉积剖面和钻孔,其中高质量的地层孢粉采样点714个。虽然我国以及部分国际上从事第四纪研究的科学家尽了最大努力开展中国疆域的孢粉学研究,但由于人力、物力以及地形条件的限制,在我国仍然存在部分孢粉采样的"地理空隙",比如北方和西北荒漠地区、青藏高原无人区、中南部山区和东部人类活动频繁区域。然而,该数据信息库的不断完善,将为中国第四纪孢粉数据库的建立奠定良好基础。