江汉盆地始新世中、晚期古气候定量重建初探

依据江汉盆地明钾 1孔中、晚始新统系统的孢粉资料 ,应用化石孢子花粉亲缘植物的生态位估算孢粉组合所反映的古气候特征 .气候参数曲线的变化趋势显示江汉盆地始新世中期气候参数与现今北纬 2 2°～ 2 6°的数值相接近 ,为中 -南亚热带湿润半湿润气候 .晚期气温较前期低 1～ 4℃ ,相当于现今北纬 2 3°～ 2 8°处的数值 ,为北 -中亚热带气候 .但是 ,气候构型与现今截然不同 ,具有气温高、年较差小、降水波动大的特点 .始新世中期 1月均温比今高 5～ 9℃ ,表明冬季风作用尚不明显 ,晚期略显冬季风的影响 .气候的降温发生在孔深 2 10 0m处 ,主要表现为 1月均温的下降和年较差增长 ,因而孢粉组合中落叶阔叶树种增多 .年降水量波动强烈 ,一般于 30 0～ 170 0mm之间 ,这有利于盐类矿物的迁移和堆积 .降水量低于 10 0 0mm时 ,麻黄灌木花粉增多 ,且与膏盐堆积深度相一致 .高山深盆的干热环境是本区盐类矿物沉积的主要原因 ,年降水量波动强烈且偏低 ,有利于盐类的持续堆积 ,从而有别于现今西北地区的盐类堆积 .

河北唐山地区第四纪近20万年来的古气候定量重建

根据唐山市复兴路十中旧址(TZC6-7)钻孔岩心中的孢粉分析资料,运用宋长青等提出的花粉-气候因子转换函数方法,定量重建了唐山地区近20万年来的年均温度和年均降水量。结果表明,重建的年均温度和年均降水量变化的阶段性和周期性清晰,其趋势基本符合我国华北地区晚第四纪以来的气候变化框架,但具体数值与古气候参数绝对值之间可能存在一定的误差。总体来看,唐山地区20万年以来共经历了11个不同的气候阶段,其中可以比较确切识别的是:120～90kaBP(50.5～43.5m)和40～30kaBP(22.4～18.8m)的两次暖期,70～40kaBP(29.5～22.4m)、30～20kaBP(18.8～14.2m)和20～11kaBP(14.2～4.4m)的3次冷期,以及发生在80kaBP(41.5m)左右的降温事件。

基于孢粉数据的珠江三角洲QZK6孔全新世气候定量重建

依据珠江三角洲QZK6钻孔孢粉组合特征及AMS^14C测年结果，基于CONISS软件对剖面孢粉组合进行分带分析，其结果分为A、B、C和D四个孢粉带。根据10981a cal BP以来的孢粉组合特点，结合东亚孢粉数据库中位于广东的122个天然植被下的表层土壤样点的孢粉组成特征，利用软件Polygon 1.5定量重建了QZK6孔的全新世古气候参数。结果显示，全新世气候基本以暖湿为主，总体趋势为凉干-热湿-温凉；D带（10981-8500a cal BP）年均温度为21.7-22.1℃，年降水量1778-1888mm，年均温度和年降水量均比较高；C带（8500-8105a cal BP）年均温度为21.9-22.3℃，年降水量为1845-1929mm，达到各带中最高值；B带（8105-4343a cal BP）年均温度和年降水量开始降低，年均温度为20.8-21.7℃，年降水量为1595-1806mm。人类活动从B带开始增强（在A带达到最强）；A带（4343a cal BP至今）年均温度为20.3-21.5℃，年降水量为1587-1765 mm，为各带中年均温度最低、年降水量最少的阶段。

机器学习算法在青藏高原孢粉-气候定量重建中的尝试

孢粉是定量重建过去气候变化的重要代用指标,在中国已开展了大量基于孢粉数据的气候定量重建研究。然而,只有少数研究采用机器学习算法来建立孢粉-气候重建模型,不同机器学习算法的可靠性尚需验证。本研究采用3种机器学习算法(包括随机森林、增强回归树和人工神经网络算法),基于青藏高原及其周边地区现代孢粉百分比数据,及由其计算而来的植物功能型得分数据,建立气候定量重建模型;同时用两种常规方法(现代类比法和加权平均偏最小二乘法)建立的模型作为对比,检验机器学习算法基于孢粉数据开展气候定量重建的可靠性。结果显示5种方法基于孢粉百分比和植物功能型得分数据建立的最暖月平均降水量和最冷月平均温度重建模型,从均方根误差(RMSE)和决定系数(R2)两个评价指标来看,都有较高可靠性。3种机器学习算法中,随机森林和增强回归树的可靠性比人工神经网络算法高,二者建立的模型性能非常接近,尤其在建立植物功能型-最冷月平均温度重建模型时,二者表现是所有方法中最好的;常规方法中,加权平均偏最小二乘法在大多数情况下表现明显不及3种机器学习算法,而现代类比法的可靠性稍优于3种机器学习算法,但考虑该方法对空间自相关较为敏感,其表现有高估的风险。本研究所用的机器学习算法极有潜力用于青藏高原地区的古气候定量重建,尤其是随机森林和增强回归树算法。针对特定地区特定气候因子,不同方法基于孢粉数据建立气候重建模型的适用性可能不同,开展具体工作时有必要对比多种方法,选取其中可靠性最高的方法建立孢粉-气候模型。

末次盛冰期和全新世大暖期中国北方沙地古气候定量重建初探

中国北方典型沙地处于东亚季风边缘区半干旱气候带，对气候变化响应敏感。本文对已有的该区域古气候记录文献资料进行整理分析和评估，对末次盛冰期与全新世大暖期两个特征时间段的古温度与古降雨量空间格局进行定量化重建，获得了其分布特征。结果表明，在末次盛冰期（约26—16ka）温度降低了5—11oc，变率为60％～200％，降温极值在黄土高原南缘；降雨量减少180～350mm，变率为50％左右，东北地区降雨量变化不大。在全新世大暖期（约9～5ka），温度升高了1．0—3．5℃，变率为20％-130％；降雨量增加了30～400mm，变率为10％-120％，其中存在一些需剔除的奇异点，从东部沿海向西北内陆降雨量增幅有加大趋势。上述结果为进一步探讨中国北方干旱-半干旱区古气候变化机理、检验东亚季风区古气候数值模拟结果等提供了定量化数据。

古土壤:沉积环境和古气候变化的灵敏指针

古土壤是古代沉积环境和气候变化的灵敏记录者,可以为深刻认识地球演化历史中的重要地质事件提供有效信息,并成为当前沉积学领域的研究热点之一。国外古土壤研究已经涉及到太古代以来的几乎所有沉积地层,而国内古土壤的研究仍以第四纪地层为主,对前第四纪漫长地质时期地层记录中的古土壤研究较少。基于古土壤的识别特征及其埋藏后发生的可能变化,分析了古土壤在沉积环境解释和地层划分对比中的作用。其中,古土壤钙积层发育深度、元素地球化学、成土碳酸盐岩稳定同位素等对于合理评价成土作用过程、划分成土相及定量恢复古气候(年均降水量、年均气温和pCO_2)等方面的研究发展迅速,不同估算古气候参数的经验公式都有明显的适用性特点。近年来,国内学者对松辽、四川、胶莱盆地等的白垩系古土壤进行了很多调查研究,并取得了较好的研究成果。而包括江西、广东、浙江等在内的中国东南地区白垩系陆相红层研究结果显示,这些地层含有丰富的古土壤,总体为地表干旱氧化条件下形成的红色古土壤序列。通过对国际古土壤研究动态的综述,以期引起国内更多沉积学工作者关注前第四纪地层记录中的古土壤,为更好地认识古代地球环境变化做出更大贡献。

孢粉资料定量重建泥河湾盆地侯家窑遗址时期的古气候

泥河湾盆地侯家窑遗址在中国旧石器文化及古人类演化进程中占有十分重要的地位,但前人研究多集中在古人类及哺乳动物化石及其地层年代方面,对古人类生存时的古气候、古环境研究较少,更未见定量研究.本文利用最终筛选后的420个表土和83个地层样品的孢粉数据,采用MAT（modern analogue technique）方法定量重建了泥河湾盆地侯家窑遗址220～85ka B.P.的年均温和年均降水序列.依据孢粉定量重建的气候变化序列与大西洋-太平洋深海氧同位素和南极冰芯记录的MIS 5、MIS 6和MIS 7阶段有较好对应.冰期时,泥河湾盆地的年平均气温比现在低2～4℃,年均降水量比现在多200～400mm;间冰期时,年均气温比现在高约1℃,或与现在相近,年均降水量也与现在相近.冰期时,泥河湾盆地的古气候相对稳定,间冰期时波动频繁.侯家窑古人类生活在大理冰期（MIS 6阶段）,气候寒冷湿润,丰富的动植物资源成为侯家窑人的主要食物来源,侯家窑人已学会适应和抵御严寒的气候环境.

植物微体遗存分析在第四纪环境研究中的应用:综述与展望

以孢粉、植硅体等为代表的植物微体遗存由于其分布广泛,容易保存,可反映母体植物类型的优点,在第四纪环境研究中得到了广泛应用。本文介绍了植物微体遗存的概念、常见类型,以及它们的提取方法和原理,综述了利用植物微体遗存重建古环境的传统方法和近年来发展的几种古植被与古气候定量重建方法,最后简述了植物微体遗存在年代测定、稳定同位素分析研究上的应用进展与实例。文末指出了现有研究方法的问题与不足,并对今后的多代用指标的综合研究提出了展望。

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。

青海可鲁克湖孢粉记录的14 cal.ka B.P.以来植被和气候演化历史

末次冰消期以来,我国东部季风区和西部干旱区分别呈现出"季风"和"西风"的两种降水模式。柴达木盆地位于二者的过渡区,由于缺乏可靠年代控制下的定量古气候记录,末次冰消期以来该盆地植被和降水变化的过程和模式,以及全新世适宜期季风降水是否影响到该区域至今仍存争议。本研究通过柴达木盆地东北部可鲁克湖西侧湿地深520 cm的沉积物钻孔14 cal.ka B.P.以来的孢粉记录,重建了植被和降水演化历史。结果显示青藏高原东北部干旱-半干旱区末次冰消期和早全新世(约14.1~8.0 cal.ka B.P.)以旱生灌丛-荒漠草原植被为主,降水量从约28 mm增至约249 mm;中全新世(约8.0~3.9 cal.ka B.P.)草原植被扩张到末次冰消期以来的最高水平,降水显著增加,最高值可达约292 mm;晚全新世(约3.9~0.3 cal.ka B.P.)荒漠草原再次扩张,降水量大幅度下降至约20 mm。可鲁克湖区降水过程呈现典型的东亚"季风模式",显示在全新世适宜期东亚季风的影响范围可以向西推进到柴达木盆地东北部。分析认为,柴达木盆地东北部的降水变化受北半球太阳辐射量变化、高纬冰盖及青藏高原热动力强迫的协同影响。

西辽河上游全新世早中期环境变化及其对人类活动的影响

摘要西辽河上游地区位于东亚夏季风边缘，生态环境对气候变化敏感，自全新世以来发育了小河西、兴隆洼、赵宝沟、红山、夏家店等诸多文化，是研究全新世以来人地关系的理想场所。本文通过对科尔沁沙地西南缘其甘湖钻孔的孢粉分析，结合AMS’℃测年，恢复了全新世早中期的古植被和古环境，并利用加权平均偏最小二乘法（WeightedAveragingPartialLeastSquaresRegression，简称WAPLS），定量重建了该地区全新世早中期最冷月和最热月均温、年降雨量，结合文化背景探讨了人地关系变化过程。结果表明，12090～11040cal．aB．P．，其甘湖周围为草原植被，以蒿属（Artemisia）、藜科（chenopodjaceae）为主，附近分布有桦属（Betula）和云杉属（Picea）为主的林地，反映较凉湿的气候；11040～8590cal．aB．P．，山地林地中桦属成分略有减少，榆属（Ulmus）和云杉属成分升高，反映气候开始转暖；8590～8030eal．aB．P．，木本植物花粉与草本植物花粉的比值（AP／NAP）升高，此阶段气候持续变暖；8030～6950cal．aB．P．，花粉组合以木本植物花粉为主，阔叶树类型成分增加，尤其是栎属（Quercus）、椴属（Tilia）以及胡桃属（Juglans）均出现峰值，反映气候温暖湿润；6950～6720cal．aB．P．，藜科和松属（Pinus）花粉显著增加，花粉组合异常变化可能反映沉积环境的突变。气候定量重建结果显示西辽河上游地区进入全新世之前环境凉湿，进入全新世之后，早期温度快速升高，降水增加幅度缓慢，8500cal．aB．P．前后降水开始快速增加并持续到7350cal．aB．P．。小河西文化时期年降水量平均值480mm，最热月均温20．9℃，最冷月均温一16．6℃；兴隆洼文化时期年降水量平均值550mm，最热月均温21．5℃，最冷月均温-15．0℃；赵宝沟文化时期年降水量平均值440mm，最热月均温21．5℃，最冷月均温一15．3℃。虽然兴隆洼文化时期温度比现代低，但高于之前的小河西文化和之后的赵宝沟文化时期，而且降水丰富，年降水量平均值比现代高约140～190mm，温湿的环境可能孕育r西辽河上游地区繁盛的兴隆洼文化。

黄土塬区包气带土壤CO2的特征及成因

本文对甘肃省灵台县秋射村黄土包气带土壤CO2浓度及其δ13C、土壤含水量及细菌总数等指标进行了观测。研究结果表明黄土剖面中土壤CO2浓度远高于大气，不同黄土-古土壤层位的浓度有所差异，但没有明显的规律性。包气带-饱水带界面附近S14层位的CO2浓度最高，达4180μmol/mol。土壤CO2的δ13C主要集中在-21.31‰^-15.37‰之间，与1/[CO2]成正相关（r=0.7411）。表明灵台秋射剖面黄土CO2除来源于微生物分解土壤有机碳外，也与碳酸盐矿物-H2O-CO2化学平衡中碳酸盐沉淀的脱气作用有关。利用两端元混合法估算得到微生物降解有机碳对土壤CO2的贡献比例为40%~78%（平均65%），碳酸盐矿物风化/沉积过程对土壤CO2的贡献比例为22%~60%（平均35%），有机碳的贡献随深度递减，碳酸盐矿物沉积过程的贡献随深度递增。研究结果进一步证明黄土深层碳库内部碳库之间发生着碳的转化迁移，与大气碳库之间也存在着碳迁移。因此现代碳循环过程给黄土古气候定量重建研究提出了新的挑战与机遇，未来黄土古气候研究需重新审视黄土中物质及能量的现代迁移转化过程。

大气花粉监测与传播研究进展

花粉是空气气溶胶中的重要组成部分,其含量、组成与浓度的变化情况受不同地理位置和气候状况的影响而有所差异,同时影响着人们的身体健康。本文基于国内外大气花粉研究现状,总结了采集方式、变化状况和与气象要素的关系等几个方面的研究,展望了未来研究方向。在大气花粉的采集方面,目前主要通过特定仪器利用空气的流动性来进行收集。大气花粉浓度的变化状况方面,我们发现大多数研究中,花粉在一年中有两个峰值,而少数研究中呈单峰型或三峰型;一般情况下,春夏季的花粉浓度较高且多为木本植物花粉,秋季多为草本植物花粉,冬季花粉浓度较低;在我国,从南到北,花粉浓度高峰期的时间逐渐推迟。花粉的浓度变化与温度、湿度、降水、风速等气象要素有关,但根据研究区域不同,得出的结论也有所差异。在大气花粉的实际应用方面,目前可以根据已有的花粉数据结合数学模型进行预测预报,而结合气候模型还可以模拟出未来百年的植物状况。未来可以进行大气花粉高分辨率、长尺度的研究,并将大气花粉的变化与季风结合,将大气花粉的运动轨迹和花粉来源应用到古气候定量化重建模型中,提高重建的精准度。