近千年气候环境快速变化的长江中游石笋δ^(13)C记录

【目的】研究亚洲季风区中世纪气候异常期(Medieval Climate Anomaly,MCA)和小冰期(Little Ice Age,LIA)的生态水文过程及其两个阶段的转变特征,有助于进一步理解区域水文生态环境变化与季风气候之间的联系。【方法】基于长江中游湖北省永兴洞两支高分辨率石笋的δ^(13)C记录,采用ISCAM(Intra-Site Correlation Age Modelling)程序对这两条记录进行客观拼接,重建了该地区1 044~1 954 A.D.期间局域地表水文环境的变化历史。【结果】δ^(13)C在MCA和LIA时期表现为完全不同的两个状态,δ^(13)C在MCA整体减小,而在LIA整体增大。此变化特征与西南以及长江中游地区众多石笋δ^(13)C一致,表明MCA到LIA局域地表植被呼吸活动和降水发生了从强到弱的转变。永兴洞δ^(13)C显示由MCA向LIA的转变过程迅速,Rampfit方法分析得出此转变过程发生在1 434~1 460 A.D.,持续时间为26年。永兴洞记录支持MCA向LIA的转变可能由气候变化和人类活动共同影响所致的认识。通过与其他记录对比,发现永兴洞δ^(13)C与太阳总辐射量、热带辐合带、我国东部温度、厄尔尼诺—南方涛动在MCA和LIA事件尺度上存在对应关系,表明过去千年长江中游地表生态水文环境和全球气候变化有着动力联系;人类活动对地表植被的影响可能与区域或全球气候变化的背景相关联。【结论】通过对过去千年永兴洞石笋δ^(13)C序列的研究,发现MCA与LIA的生态水文特征差异显著,其变化可能与全球气候变化和人类活动有关。该研究不仅清晰地确立了MCA与LIA在长江中游地区的时间界限,而且加深了对过去千年长江中游地区两个时期的生态水文环境变化特征及其原因的理解。

桂林全新世石笋高分辨率δ^(13)C记录及其古生态意义

桂林地区３个石笋分辨率达１０～１００ａ级的δ１３Ｃ记录表明，全新世时期的古生态可以划分为森林植被由兴盛至退化（气候由暖湿至干凉）的３个旋回。早中期旋回人类活动影响较小，晚期旋回影响大，由于人类持续地对森林的破坏，草类植被得以生长，石漠化增强，石笋的δ１３Ｃ值急速上升以后，很难再回复到全新世中期的水平。δ１３Ｃ值大幅度跳跃式的下降，可以确定末次冰期旋回冰消期的终止点，其时限为１０ ７００ａＢ．Ｐ，与δ１８Ｏ记录完全吻合，也可以与海洋氧同位素以及其它记录进行对比。

洞穴石笋的δ^(13)C记录研究

分别采集贵州荔波董哥洞、荔浦丰鱼岩、桂林响水洞的石笋,研究三个洞穴分辨率达1000年、100年、10年级的石笋1δ3C记录。结果表明,石笋1δ3C值可以系统地记录地表岩溶作用过程与植被生态变化的历史。在冰期或干旱寒冷期,岩溶不发育,成壤条件差而缓慢,不利于植被生长,1δ3C值偏重,以C4植物(禾本科植物)为主。在温暖湿润期,岩溶发育好,成壤条件好而且速度快,利于植被生长,1δ3C值偏负或偏轻,以C3(木本植物)植物为主。晚全新世以来,人类活动持续不断地破坏森林植被,草类植被得以生长,石笋的1δ3C值急速上升、偏重,以C4植物为主,石漠化增强,水土流失严重。此后,升高的1δ3C值很难再回复到中全新世以前的水平。自然因素和人类活动因素等对生态环境的影响,均会导致植被变化,成倍放大1δ3C值,特别是人类活动对自然生态的影响更为严重。

中国近2000年来气候变化石笋记录研究进展

哥本哈根气候大会的召开,使得近2 000年来的气候变化研究倍受关注。本文对气候变化石笋记录,尤其是我国近2 000年来气候变化石笋记录取得的主要成果进行了总结。已有研究的进展主要在于:发现在中国季风区石笋记录中存在近2 000年来的一系列气候事件,并对其进行了高分辨率重建;对地区热月温度进行了年分辨率的重建,以及通过集成研究发现了"环流效应"等等。但以往的研究仍存在石笋古环境代用指标机理、年代学以及区域代表性石笋记录研究不够等问题。为此,文中提出了加强年际分辨率氧同位素古环境机理,特别是大气降水到石笋的一整套迁移变化过程的研究,以及与其他古环境代用指标的响应机理进行综合研究,加强近2 000年来石笋年代学研究和加强区域性代表性石笋记录研究等建议。

重庆地区石笋δ13C记录的全新世气候环境变化

本文利用重庆市青木关镇狮子洞石笋QM09铀系测年数据和氧碳稳定同位素数据,重建了研究区9.4~0 ka BP的古气候环境演化历史。依据狮子洞石笋δ^（13）C记录变化趋势,将其划分为2个阶段：（1）9.4~3.0 ka BP期间,狮子洞石笋δ^（13）C记录除了在4.2 ka BP附近发生一次短暂的偏重事件外,整体变化比较平缓,石笋δ^（13）C值比较偏轻;同时石笋δ^（18）O值在该期也较为偏轻,暗示了此时段季风强盛,气候温暖湿润,地表植被变化稳定。此时人类活动比较弱,对自然环境的影响小,植被变化主要受自然气候环境的影响;（2）3.0~0 ka BP期间,石笋δ^（13）C记录不再呈现如第一阶段般平稳变动的趋势,在3.0 ka BP时开始波动下降,在经历1.7 ka BP大幅下降后,δ^（13）C便频繁波动大幅升降。石笋δ^（18）O记录显示该时段季风减弱,气候变干,植被退化,土壤水中溶解的CO_2含量减少。加之该期人类活动剧烈,地表自然植被遭到破坏,当地无机环境更多的参与到地下水循环体系中来,使得石笋δ^（13）C逐渐加重。

贵州荔波42.0kaB.P.～65.0kaB.P.气候变化的石笋记录

对贵州荔波董哥洞 D4 2石笋进行 TIMS- U测年和碳、氧同位素分析 ,建立末次冰期 4 2 .0 ka B.P.～ 6 5 .0ka B.P.的古气候变化时间序列。研究结果表明 ,荔波地区在 6 5 .0 ka B.P.～ 4 2 .0 ka B.P.石笋记录的冷暖事件所反映出的季风气候变化 ,大致可分为 3个气候阶段 :6 5 .0 ka B.P.～ 6 0 .6 ka B.P.相当于海洋氧同位素MIS4晚期 ,反映本阶段东亚冬季风强盛 ,气温降低 ,表现为干旱寒冷的气候环境 ;6 0 .6 ka B.P.～ 4 8.4 ka B.P.相当于海洋氧同位素 MIS3早期 ,反映东亚夏季风相对增强 ,气温升高 ,有效降水相对较少 ,表现为温暖半干旱的气候环境 ;4 8.4 ka B.P.～ 4 2 .0 ka B.P.相当于海洋氧同位素 MIS3中期 ,显示东亚夏季风由强变弱 ,东亚冬季风相对增强 ,表现为干旱冷凉的气候环境。石笋记录揭示的 2次寒冷事件在各类沉积物中均有记录 ,反映为全球变化的气候事件 ,相当于北大西洋沉积物中的 Heinrich5和 Heinrich6冷事件 ,可以进行全球对比 ,显示荔波地区与北极地区存在着古气候的遥相关。

巽他陆架末次冰期植被之谜

末次冰期低海平面时期出露的巽他陆架植被变化对全球碳循环影响有着重要影响,但目前植被重建结果仍存在很大争议。利用巽他陆架区域现有末次冰期的碳同位素和植物孢粉记录进行了古植被重建。与全新世相比,末次冰期时热带雨林的分布范围向赤道方向收缩,呈现不均匀的带状分布,而远离赤道的区域草本植物扩张。赤道辐合带的向南移动和热带太平洋的类El Niño状态导致的巽他陆架区域整体降水减少是造成这种现象的重要原因。山地在冰期植被垂直分布结构的演化中起着重要作用。在湿而冷的区域,山地雨林向下扩展;而在干而冷的区域,山地扮演着雨林避难所的角色。巽他陆架古植被重建工作仍面临着隐域性植被、植被指标局限性等难点。