中国西北干旱区湖泊沉积物中有机质碳同位素组成的环境意义——以民勤盆地三角城古湖泊为例

通过对中国西北干旱区石羊河流域民勤盆地三角城古湖泊沉积物有机质碳同位素组成 (δ1 3Corg)分析 ,表明末次冰期与全新世时气候和植被有明显的差异 ,末次冰期δ1 3Corg总体偏轻 (- 30‰～ - 2 5‰ ) ,而全新世碳同位素组成则有较大的变化 ,在早全新世碳同位素组成有多次短期快速变重 (- 1 0‰左右 )的变化 ,中全新世碳同位素组成总体偏重 (- 2 0‰～ - 1 0‰ ) ,晚全新世碳同位素组成偏轻 (- 2 5‰左右 )。分析表明湖泊沉积物有机质碳同位素组成反映了陆生C3植物和湖泊内源水生植物变化的关系 ,末次冰期以来西北干旱区C4 植物不发育 ,偏重的有机质碳同位素值与C4 植物无关。从沉积物中有机质组分、元素等分析表明 ,末次冰期时主要以河流相沉积为主 ,湖泊中有机质主要来源于上游祁连山的陆生C3植物 ,有机碳含量较低 ,表明当时的上游的陆生植被不繁盛 ,区域气候较干冷 ;从全新世开始 ,三角城古湖泊开始形成 ,沉积物中碳同位素组成偏重的有机质主要来源于湖泊中的沉水植物 ,此时湖泊水体较大 ,湖泊生产力较高。而沉积物中有机质碳同位素组成偏轻时期的有机质主要来源于挺水植物、陆生C3植物 ,较低的有机碳含量说明该时期陆生植被不发育 ,气候较干冷 。

关注中国干旱半干旱区景观与环境变化

中德“中国干旱半干旱区景观与环境变化双边研讨会”于2007年7月16～22日在兰州大学举行。本次研讨会由国家自然科学基金委员会中德科学中心和教育部共同资助，由兰州大学、国际全球环境变化人文因素计划中国国家委员会（CNC—IHDP）、中国科学院地理科学与资源研究所、德国汉堡大学、德国柏林自由大学等共同主办，兰州大学中德干旱环境联合研究中心佰部环境教育部重点实验室承办。

亚洲中部干旱区全新世气候变化的西风模式——以新疆博斯腾湖记录为例

位于受西风环流显著影响区的我国最大内陆淡水湖——新疆博斯腾湖提供了全新世亚洲中部干旱区气候变化的可靠记录。对该湖钻探岩芯、沉积年代以及孢粉、碳酸盐含量、粒度等代用指标分析结果表明，末次冰消期到全新世早期湖泊干涸，风砂沉积盛行，气候干旱；约8cal．kaB．P．以来现代湖泊形成，气候相对湿润，其中，约6．0—1．5cal．kaB．P．期间代用指标A／C值指示的流域湿度增加，盘星藻指示的湖泊深度最大，全新世最湿润时段发生在中晚全新世。博斯腾湖记录的早全新世干旱和中晚全新世湿润的气候框架得到中亚其他较高分辨率湖泊记录的支持，具有普遍性。亚洲中部西风影响区这一全新世气候变化框架与亚洲季风区早中全新世夏季风强盛、中晚全新世季风衰落的变化模式显著不同，具有近似反相位（outofphase）变化特征。广大中亚内陆干旱区中晚全新世湿润气候不大可能是东亚季风深入内陆造成的，更可能是通过西风环流与高纬度北大西洋相联系，其驱动机制需要更深入研究。

苏干湖沉积物粒度组成记录尘暴事件的初步研究

文章通过分析苏干湖表层沉积物、流域表层沉积物、大气降尘以及湖泊冰面囚固碎屑颗粒等的粒度组成,比较了流域地表沉积与湖泊沉积物粒度组成的差异和苏干湖表层沉积粒度组成的空间变化。初步认为苏干湖沉积物粗颗粒组分(>63μm)主要由风力搬运入湖,>63μm组分的含量可以用来指示研究区尘暴事件的演化。结合湖泊沉积岩芯纹层计数年龄,重建的1000年来尘暴演化历史显示,在1210A.D.之前尘暴事件较弱,且变化幅度较小;1210A.D.以来则表现出高频率或者高强度,其中13世纪上半叶以及17世纪的高值段与东部降尘变化历史一致。就气候变化的特征时段(中世纪暖期、小冰期等)而言,尘暴事件主要与气候变冷情况下较强的盛行风场有关;而极端干旱区有效湿度的增加可能有利于地表粉尘的释放,助长了尘暴事件的发生。

中亚地区现代表土磁学特征及其古环境意义

在中国西北地区主要沙漠、绿洲和戈壁及蒙古国南部戈壁等亚洲中部粉尘源区采集了表土(包括沙漠和土壤)样品,系统分析了样品的磁学性质(包括磁化率、无磁滞磁化率、等温剩磁、磁滞回线和热磁曲线)。结果表明,中亚地区表土样品中主要磁性矿物是铁磁矿,含有赤铁矿和磁赤铁矿,并伴有少量顺磁性矿物;磁性矿物粒度主要是准单畴(PSD)和多畴(MD),超顺磁性颗粒含量较低,接近于中国西部黄土地层含量。中亚地区表土磁性矿物含量总体都较低,磁性矿物含量在空间上与降雨量成正比。研究结果指示西部地区(准噶尔盆地和南部塔里木盆地)表土样品较北部地区(鄂尔多斯高原、阿拉善高原以及蒙古高原)表土样品,其粗颗粒磁性矿物含量高,而细颗粒磁性矿物含量低。本研究结果为黄土地层古土壤磁性增强源自成土过程提供了最直接的证据。

甘青文化区新石器文化的时空变化和可能的环境动力

气候变化引起的环境系统的变动,可以对史前文化的时空分布产生决定性的影响。甘青文化区是我国古文明发祥地之一。这里新石器文化非常发达,遗址丰富,类型齐全,为一个自成体系的古文化中心。通过分析不同类型的新石器文化的时空分布的变化,发现自大地湾文化至马家窑文化时期,研究区文化在空间上扩张,而后逐步向南退缩。这一变化和气候的干湿状况的变化密切相关。5kaB.P.气候逐步趋向干旱,导致文化分布上的空间差异,至齐家文化时期,研究区105°E以西遗址点的空间分布大大地向南收缩,而105°E以东齐家文化的分布范围和仰韶文化基本一致。

青藏高原北缘哈拉湖近800年来湖泊沉积及其环境意义

文章以青藏高原北缘高山祁连山湖泊———哈拉湖作为研究对象,利用放射性核素210Pb和137Cs测年资料,通过对此高海拔湖泊沉积碳酸盐氧碳同位素、碳酸盐含量、总有机碳含量、磁化率等环境代用指标的分析,揭示了这一地区近800年来的气候环境变化过程。分析表明哈拉湖记录的气候环境变化经历了3个阶段:1206～1700A.D.环境较为寒冷、湿润,并有持续变湿的趋势;1700～1920A.D.环境由冷湿的状况趋向温暖干旱,1771年之后,环境保持相对稳定;1920～2002A.D.是自1206年以来最为温暖干旱的阶段。

国际树轮水文学研究进展

树木年代学丰富的内容和知识体系,成熟的研究方法,为区域尺度上研究水文变化提供了精确的方法.基于树轮重建水文,认识过去长期自然水文变化格局,合理规划与管理水资源的价值,使树轮研究在水文气候变化研究中愈来愈受到人们的广泛重视.在短短的几十年里,树轮水文学取得了日新月异的进展,成为继树轮气候学之后又一快速发展的应用学科.在理解树轮水文学科学概念与内涵的基础上,介绍了基于树轮重建水文的主要手段与方法,从重建径流、重建极端水文事件、重建降水及重建湖泊沼泽水位等4个方面综述了国际树轮水文学的研究内容与进展,并简要的概述了其未来发展趋势.

西北干旱区湖泊沉积记录反映的全新世气候波动周期性变化

采用多窗谱分析方法研究了夏季风边缘区———甘肃民勤盆地石羊河流域湖泊沉积物所记录的全新世以来气候波动的周期性。结果表明,该区域的气候变化存在明显的1553、1190、686、617、504、314、180及131a等主要周期。1553a主周期变化所对应的明显干湿期有6—7次。其他百年尺度的周期变化在早中全新世波动幅度较大,到中、晚全新世其波幅逐渐减小。其中准1500a的周期波动在整个全新世石羊河流域气候变化中都有反映,而500～700a的周期波动在中全新世气候变化过程中起重要作用。

近130a来毛乌素沙漠北部泊江海子湖泊沉积记录的气候环境变化

系统简单、受人类活动干扰较小的湖泊沉积物真实地记录了湖区气候环境变化方面的大量信息,特别是沉积速率较快的湖泊,其沉积物是记录高分辨率气候环境变化的良好载体。通过对湖泊沉积物粒度以及元素地球化学特征的分析,探讨了毛乌素沙漠北部泊江海子地区近130 a来的气候环境变化。结果表明:1932年前,气候总体上较为寒冷干旱(1876—1888年湖泊水位较低,气候温暖干旱,温度有下降的趋势;1888—1908年气候较上一阶段湿润,而温度有所降低;1908—1932年气候干旱并且波动频繁,又以1917年前后以及1924—1932年干旱程度最为严重,可能有强沙尘暴发生);1932—1962年,气候温暖湿润但有变冷的趋势;1962—1976年气候频繁波动;1976年以来气候温暖湿润但有变干的趋势,尤其是1990年以后气候波动幅度增大并且出现了暖干化趋势。

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。

黑河干流肃南山地森林生态系统的景观格局变化研究

肃南山地生态系统是黑河流域生存和发展的基础。以黑河干流肃南山地森林生态系统为研究对象,应用GIS手段,分析其动态变化与环境效应,认为肃南山地森林景观趋于破碎化、老龄化,森林生态系统退化严重,服务功能降低,逆向演化显著,进程加快。景观的稳定性变差,正由单一、均质和连续的整体逐渐向复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体的过程转化。其原因是自然背景下的人类活动干扰所致。

巴丹吉林沙漠横向沙山沉积GPR雷达探测研究

应用GPR雷达探测技术对巴丹吉林沙漠东南部呼都格吉林和诺日图两个典型横向沙山迎风坡剖面探测结果表明:GPR雷达探测可以清晰地揭示沙山距地面20～30m深度内的沉积构造信息,并可模糊地揭示其下的湿砂层部分信息;该横向沙山迎风坡地貌与沉积自坡底至坡顶可依次划分为底部湖滨草-灌丛沙堆相、下部单一横向沙丘相、中部复合横向沙丘相、顶部星状沙丘相等类型;横向沙山迎风坡现代沙丘下伏有相当连续且厚度巨大的沉积序列;沙山内部存在巨厚持水湿砂层,干、湿砂界面大致平行于沙山表面,其深度在沙山中、上部在20～30m深度处变化,在沙山下部接近地表;沙山内部湿沙水分很可能来自降水,并对沙山发育起着重要支持作用;湖泊水可能主要来自沙山内部水分下渗迁移;沙山间湖泊可能是沙山或沙漠发育到一定阶段的必然产物。

摇蚊亚化石记录的苏干湖近千年来盐度变化研究

利用摇蚊亚化石重建湖泊古盐度进而分析区域干湿变化已成为国际上古气候重建研究的热点之一。本文利用苏干湖SG03I孔的摇蚊亚化石组合变化分析了湖泊水体近千年来的盐度波动过程，沉积序列可划分为3个摇蚊组合带，通过高咸水属种Orthocladius／Cricotopus和Psectrocladius barbimanus，以及低咸水属种Psectrocladiussordidellus和Procladius的相对丰度变化实现盐度重建。结果表明，990—1450A．D．期间高咸水种处于绝对优势，湖泊盐度较高；1450—1850A．D．期间低咸水种显著增加，指示了小冰期期间较高的入湖水量与蒸发量之比；1850—2002A．D．期间低咸水种丰度回落，湖泊水体盐度逐渐增加至现代水平。SG03I孔岩芯摇蚊指标与其他代用指标的结果有很好的对应关系，摇蚊亚化石组合变化揭示的苏干湖区小冰期相对湿润的气候状况在干旱区其他记录中也有反映，证实了摇蚊亚化石分析在西北干旱区古环境研究中的有效性。

黄土有机质稳定碳同位素研究进展

有关黄土高原历史时期原生植被类型的研究不仅具有重要的理论意义,也具有现实的指导意义。土壤有机质稳定碳同位素(δ13Corg)是区域植被中C4/C3植物相对丰度的灵敏指示器,对黄土有机质稳定碳同位素的研究可以部分地重建过去的植被类型变化历史,并可探讨与此有关的气候、环境问题。已有的研究结果表明:黄土高原古土壤发育阶段1δ3Corg偏正于黄土沉积阶段,表明随气候由冷干向暖湿转变黄土高原C4植物相对丰度上升,然而在C4植物相对丰度上升的主要驱动因素上仍存在夏季风和温度两种观点。相应的在空间上,C4植物的相对丰度无论冰期还是间冰期都是由黄土高原东南向西北递减。而基于黄土δ13Corg的研究认为黄土高原历史时期一直以草原为主,不存在大面积的森林。尽管已有的研究对黄土有机质稳定碳同位素分布和变化的一般性规律取得了共识,但在研究中还存在一些问题,在黄土1δ3Corg变化机制上还存在争议,值得进一步研究。

古温度定量重建的良好代用指标——湖泊沉积摇蚊化石记录研究进展

(双翅目)摇蚊科昆虫对环境因子的变化相当敏感,其水生幼虫的头囊能保存于湖相沉积物中,在国际古湖泊和古环境研究中常被用作一种环境替代指标。因为不同种属的摇蚊对环境因子的最适值和耐受范围有较大差异,所以利用湖相沉积物中的摇蚊化石组合面貌的变化可达到古环境的定量重建。在欧洲和北美进行的许多研究已证实摇蚊是古温度的有效指示器,重建夏季温度相对准确可靠,比其它气候变化代用指标有优势,很可能成为国际上古气温重建所使用的首要生物代用指标。截止目前,该领域研究在国内尚未开展,我国湖泊众多,利用摇蚊研究古温度记录潜力巨大。

敦煌市文物古迹的沙漠化环境

采用人机交互目视解译的方式对敦煌市土地沙漠化的现状进行调查,将土地沙漠化图与文物古迹分布图叠置,对敦煌市文物古迹的沙漠化环境进行考察。结果显示:敦煌市沙漠化土地占全市总面积的28.49%,其中中度与重度占65%,沙漠化程度相当严重;沙漠化已经对境内的文物古迹造成严重危害或威胁,其中莫高窟和寿昌城遗址直接处于重度沙漠化地带,阳关和玉门关遗址处于中度沙漠化地带,而悬泉置遗址、西千佛洞、河仓古城、马圈湾遗址以及汉长城大部等处于轻度沙漠化地带。

小冰期气候变化研究新进展

利用冰芯、树轮、石笋、湖泊沉积和历史文献等多种代用资料进行小冰期的研究已取得了较大进展。研究表明: 小冰期是全球性的气候异常期,时间跨度约为500 a(1400-1900AD);小冰期气候变化的干(湿)／冷(暖)配置在全球存在区域性差异,其变化幅度、起讫和持续时间也因地而异。小冰期气候的形成,受到太阳、火山活动、大气环流,以及大气、海洋和陆地间相互作用的影响。综合分析小冰期在全球的时空分布特点和形成的可能原因,对小冰期研究中仍未解决的主要问题及今后研究的重点进行了展望。

千百年尺度气候快速变化及其数值模拟研究进展

千百年尺度全球气候快速变化是古气候研究中的一个重要内容。研究发现,末次冰期和全新世都存在着千年、百年尺度的快速气候变化,其变化幅度可以达到典型的地质变化或天文因子所造成的冰期/间冰期的气候振荡幅度,同时这些古气候事件具有全球性。对冰期和全新世气候变化的数值模拟揭示了气候系统对地球轨道参数变化的响应以及海洋、植被、冰盖、温室气体等反馈因子的重要性,其中大洋温盐环流对北大西洋淡水注入的敏感性与末次冰期和全新世气候快速变化密切相联。利用中等复杂程度的气候模式（EM IC）CLIMBER-2模拟了末次冰期典型时段（60~20ka BP）D/O和Heinrich事件以及东亚气候的响应过程。模拟研究揭示了全新世青藏高原冰雪环境对亚洲—非洲季风气候的显著影响。今后的古气候模拟研究将在改进模式分辨率、结合古气候代用资料确定更加符合历史时期边界条件以进一步改善气候模式的基础上,更加注重气候突变机制的研究以及加强全球变化背景下的区域气候的长期变化研究。