我國內(nèi)陸干旱區(qū)過去千年來濕度變化的搖蚊記錄及其對比.pdf

1、過去千年是古氣候研究中具有特殊意義的時間段，濕度變化對干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況和社會經(jīng)濟發(fā)展具有尤為顯著的影響。我國內(nèi)陸干旱區(qū)缺乏年代可靠、指標意義明確的高分辨率記錄，不僅制約了對過去千年干濕變化過程和規(guī)律的理解，也阻礙了對(數(shù))百年尺度上西風影響區(qū)濕度變化與亞洲季風演變歷史關系的認識。 本論文選擇柴達木盆地蘇干湖為主要研究點，在SG03I孔紋層年代序列提供的可靠年代框架下，利用對環(huán)境響應敏感的搖蚊指標，結合現(xiàn)代過程研究，高分辨率(約

2、10年)地重建蘇干湖過去千年鹽度變化，進而討論蘇干湖流域過去千年濕度變化趨勢和特征。在此基礎上，綜合前人的研究成果，重建西風影響的我國內(nèi)陸干旱區(qū)以及中東亞干旱區(qū)近千年濕度演變序列。在(數(shù))百年尺度上對西風區(qū)濕度與亞洲季風演化格局進行了對比研究，并探討了可能的驅(qū)動機制。另外，對新疆博斯騰湖BSTC001孔巖芯進行搖蚊分析，初步重建了博斯騰湖晚全新世以來的水位波動和氣候變化歷史。獲得了以下初步結論： 1.搖蚊記錄的蘇干湖過去千年有效

3、濕度變化 (1)青藏高原搖蚊-環(huán)境因子數(shù)據(jù)庫研究結果、蘇干湖湖盆內(nèi)部搖蚊組成格局特征、以及已有的相關屬種生態(tài)學資料共同表明，蘇干湖SG03I孔沉積巖芯四個搖蚊屬種可以分為高咸水屬種Pb和Oc，以及低咸水屬種Pr和Ps，沉積序列高/低咸水屬種相對豐度的變化可用于反映蘇干湖水體的鹽度波動。 (2)蘇干湖過去千年搖蚊鹽度記錄與同巖芯反映有效濕度變化的其他代用指標在波動格局和變率兩方面均顯示出較好的一致性，與平行巖芯介形蟲殼體S

4、r/Ca記錄的水體鹽度變化趨勢相符，表明以搖蚊重建鹽度為依據(jù)重建湖區(qū)過去千年有效濕度變化具有較高置信度。 (3)蘇干湖流域近千年來有效濕度變化框架：990～1.550AD，高咸水屬種占絕對優(yōu)勢，低咸水屬種零星出現(xiàn)，重建水體鹽度處于高值段，反映了較低的入湖水量/蒸發(fā)量之比，流域氣候干旱：1550～1840 AD，低咸水屬種顯著增加，重建水體鹽度總體為過去千年最低時段，有效濕度增加，流域氣候相對濕潤：1840～2000 AD，高咸水

5、屬種恢復絕對優(yōu)勢地位，重建水體鹽度處于較高水平，流域氣候再次變干。 (4)蘇干湖流域近千年來典型氣候事件：990～1550AD整體干旱時段內(nèi)，出現(xiàn)1200～1230 AD間30年氣候濕潤，低咸水屬種豐度突然升高，重建水體鹽度顯著降低：整體濕潤的小冰期內(nèi)部出現(xiàn)1590～1700AD間110年的相對干旱，高咸水屬種優(yōu)勢地位有所恢復，重建水體鹽度升高。區(qū)域氣候記錄對比顯示，蘇干湖搖蚊記錄的年代際～百年尺度干/濕事件可能主要是局地性的氣

6、候變化，與補給流域關系密切。 (5)蘇干湖流域近千年來有效濕度變率特征：相對濕潤的小冰期階段搖蚊種群組合及相應的鹽度變化具有更大的變幅，并表現(xiàn)出明顯的高頻振蕩，指示小冰期時段氣候不穩(wěn)定性增加。這種特征在我國內(nèi)陸干旱區(qū)、東部季風區(qū)、以及全球許多地質(zhì)記錄中都有顯示，可能代表了在大尺度氣候背景下(例如低溫)區(qū)域氣候運行規(guī)律的改變。 2.西風影響的我國內(nèi)陸干旱區(qū)以及中東亞干旱區(qū)過去千年濕度變化 搖蚊記錄的蘇干湖有效濕度變

7、化具有較大范圍代表性，與來自我國內(nèi)陸干旱區(qū)不同地點、由各種代用指標重建的過去千年濕度(降水)變化序列在整體趨勢上有很好的一致，以“中世紀暖期整體干旱-小冰期顯著變濕-近百年來重新回復干旱氣候”為主要特征。西風影響的中東亞干旱區(qū)高分辨率記錄建立的過去千年濕度變化集成曲線表明，1000～1350AD研究區(qū)濕度水平低于平均值；1350～1500AD濕潤程度有所增加，接近平均水平略低；1500～1850AD是顯著的濕潤時段：1850AD之后區(qū)域

8、氣候回復干旱狀態(tài)，但自上世紀中葉起有小幅上升。 3.近千年來西風影響的中東亞干旱區(qū)濕度變化與亞洲季風演變歷史對比 (1)在數(shù)百年尺度上，近千年來西風影響的中東亞干旱區(qū)濕度變化與亞洲季風演變格局存在顯著差異，表現(xiàn)出“錯位相”特征。中世紀暖期時，西風區(qū)大多數(shù)研究點記錄了相對干旱的氣候，尤以我國內(nèi)陸干旱區(qū)最為明顯；與此相對，季風區(qū)記錄以強季風或者中等強度的季風為主。小冰期時，西風影響區(qū)普遍表現(xiàn)出整體濕潤的狀況：而季風區(qū)各研究點

9、大多記錄了偏弱或者中等季風強度，與西風影響區(qū)明顯不同。 (2)在年代際尺度上，樹輪PDSI記錄和冰芯積累量記錄表明，我國西風影響區(qū)和季風影響區(qū)濕度變化格局在最近兩百年表現(xiàn)出“錯位相”甚至“反位相”特征。西風區(qū)濕度自19世紀初起即持續(xù)下降，直至20世紀初開始回升，尤其從20世紀中期起升高顯著：而季風區(qū)濕度則從20世紀中期開始持續(xù)下降。 4.可能的驅(qū)動機制 西風影響的中東亞干旱區(qū)小冰期氣候相對濕潤(降水增加)可能主要

10、是中東亞干旱區(qū)低溫減少蒸發(fā)蒸騰量，以及北半球低溫和NAO偏負導致區(qū)域降水增加等因素共同作用的結果，可能最終代表了對當時較弱太陽活動(輻射)和較頻繁火山活動的響應。在千百年～年代際尺度，太陽活動(輻射)是亞洲季風的重要驅(qū)動因素，太陽活動(輻射)強時，亞洲季風較強盛；太陽活動(輻射)弱時，亞洲季風衰退。西風影響的中東亞干旱區(qū)濕度(降水)與亞洲季風強度變化對外部強迫，尤其是太陽強迫的響應方式不同，是造成近千年來(數(shù))百年尺度上西風區(qū)濕度(降水

11、)與亞洲季風強度錯位相甚至反位相變化的主要原因。 5.搖蚊記錄的博斯騰湖晚全新世水位和氣候變化 (1)博斯騰湖BSTC001孔巖芯搖蚊種群包含淺水型(Po、Cr、Ps、Dt)和深水型(Ch、Mi、Cc)屬種，利用其相對豐度變化初步重建博斯騰湖晚全新世水位變化歷史：4100～2700 cal a BP湖泊水位較低，區(qū)域氣候以干旱為主。2700～190 cal a BP期間湖泊水位較高，區(qū)域氣候偏濕：但在1700～990 c