博斯騰湖多代用指標(biāo)（側(cè)重硅藻）記錄的全新世氣候變化模式.pdf

1、全新世氣候變化研究是預(yù)測(cè)人類未來生存環(huán)境演變的重要依據(jù)，因而得到了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。隨著具有精確測(cè)年的高分辨率記錄(如石筍和泥炭等)的日益豐富，亞洲季風(fēng)區(qū)全新世氣候演化的模式已經(jīng)逐漸為人們所認(rèn)知。但對(duì)于降水過程主要受西風(fēng)影響的亞洲內(nèi)陸西風(fēng)區(qū)而言，高分辨率的全新世氣候變化記錄還相對(duì)匱乏，而且各記錄的測(cè)年精度、年代時(shí)標(biāo)和指標(biāo)分辨率也各不相同，使得人們對(duì)該區(qū)整體全新世氣候演化模式至今未能達(dá)成共識(shí)。其實(shí)近年來西風(fēng)區(qū)一些最新的研究記錄已經(jīng)揭示

2、，該區(qū)與亞洲季風(fēng)區(qū)的全新世氣候變化在大趨勢(shì)上可能具有顯著差異，但這種差異是否普遍存在還有待于更豐富、可靠的研究記錄對(duì)其予以驗(yàn)證。此外，限于研究記錄的分辨率和代用指標(biāo)的敏感度，在季風(fēng)區(qū)和季風(fēng)邊緣區(qū)的全新世記錄中所廣泛探討的千百年尺度的快速氣候變化事件在西風(fēng)區(qū)卻鮮見報(bào)道。因此，選擇西風(fēng)區(qū)的理想研究點(diǎn)，在可靠的年代框架下進(jìn)行高分辨率的敏感代用指標(biāo)分析，對(duì)正確認(rèn)識(shí)西風(fēng)區(qū)全新世氣候變化過程及判斷快速氣候變化事件在該區(qū)是否發(fā)生均具有重要意義。

3、 博斯騰湖是我國(guó)最大的內(nèi)陸淡水湖，位于亞洲內(nèi)陸西風(fēng)區(qū)中部，主要受西風(fēng)帶來降水的影響，是研究西風(fēng)區(qū)全新世氣候變化過程的理想地點(diǎn)。此外，已有工作表明博斯騰湖的沉積速率較高，對(duì)湖泊沉積物開展高分辨率的代用指標(biāo)分析可能檢測(cè)出短尺度氣候變化事件是否發(fā)生，因此選擇該湖作為本文的研究點(diǎn)具有一定的理論研究?jī)r(jià)值。而湖泊中大量生長(zhǎng)的硅藻由于對(duì)環(huán)境變化具有較強(qiáng)的敏感性，且其遺骸在沉積物中保存相對(duì)完好，能較好地記錄短尺度氣候變化事件，在全新世古氣候、古環(huán)境重

4、建中應(yīng)用廣泛，因而成為本研究的首選氣候代用指標(biāo)。 本文首先對(duì)博斯騰湖現(xiàn)生硅藻進(jìn)行調(diào)查，共鑒定現(xiàn)代湖泊表層沉積物中的硅藻樣品35個(gè)(每個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)400～600個(gè)硅藻殼面)，以了解現(xiàn)代環(huán)境狀態(tài)下硅藻的主要類型和分布特征。然后從9.52m長(zhǎng)的BSTC001孔和9.25m長(zhǎng)的平行鉆孔XBWu46中挑選出12個(gè)測(cè)年材料，利用AMS14C技術(shù)對(duì)其進(jìn)行年代測(cè)定。根據(jù)磁化率值進(jìn)行兩根鉆孔深度序列的對(duì)比，將全部的年代數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)至同一深度坐標(biāo)系之下。由

5、于鉆孔位置靠近河口區(qū)，水體交換較為迅速，老碳效應(yīng)并不明顯，并且選用的測(cè)年材料大都為陸生植物殘?bào)w，所以碳庫效應(yīng)可以被忽略。經(jīng)篩詵后。利用其中7個(gè)層位的AMS14C年齡的校正結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插計(jì)算沉積速率，而鉆孔頂部樣品的沉積速率則由137Cs時(shí)標(biāo)年控制，最終建立BSTC001孔的年代模式。然后以硅藻分析為主(共分析樣品179個(gè)，每個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)400～600個(gè)硅藻殼面，分辨率約為45年)，以碳酸鹽(共分析樣品456個(gè)，分辨率約為18年)、粒度(共分

6、析樣品421個(gè)，分辨率約為19年)、磁化率(共分析樣品451個(gè)，分辨率約為18年)、燒失量(共分析樣品443個(gè)，分辨率約為18年)和C/N(共分析樣品263個(gè)，分辨率約為30年)等常規(guī)分析為輔的多指標(biāo)分析方法，重建了博斯騰湖區(qū)早中全新世以來的古環(huán)境和古氣候。主要研究結(jié)論如下： 1、對(duì)湖泊現(xiàn)生硅藻進(jìn)行CA分析發(fā)現(xiàn)，礦化度是影響博斯騰湖硅藻種群組成最為重要的環(huán)境因子，根據(jù)硅藻對(duì)礦化度的耐受程度的不同，可以大致將其分為兩個(gè)組合：喜低礦化度、廣

7、布型的Fragilaria組合和喜高礦化度、沿岸型的Mastogloia smithii-elliptica組合。這與利用PCA分析鉆孔硅藻組合的結(jié)果基本相同。 2、以BSTC001孔硅藻化石的鑒定結(jié)果為主，結(jié)合其他代用指標(biāo)的分析結(jié)果，重建了過去8000多年以來博斯騰湖區(qū)的古環(huán)境和古氣候的演化過程，結(jié)果顯示早中全新世有效濕度較低，而中、晚全新世后有效濕度較高，可具體分為以下六個(gè)階段： 8.3～7.8 cal ka BP，

8、湖相沉積物開始出現(xiàn)，硅藻組合以喜冷水、淡水的Fragilaria屬的一些種為主，且碳酸鹽處于低值，表明氣候寒冷濕潤(rùn)； 7.8～5.9 cal ka BP，硅藻組合中淡水種的含量逐漸減少，淡水一半咸水種和半咸水-咸水種的含量逐漸增加；暖水種的豐度相對(duì)較高；碳酸鹽含量、粒度和C/N比值亦處于相對(duì)高值；但磁化率值整體相對(duì)較低；這些指標(biāo)的變化均表明氣候由冷濕轉(zhuǎn)為暖干； 5.9～4.8 cal ka BP，硅藻組合以境遇浮游性淡水

9、種為主，碳酸鹽、粒度和燒失量都處于相對(duì)低值，而磁化率處于相對(duì)高值，表明湖泊水位升高、氣候濕潤(rùn)；在5.6 cal ka BP之后冷水種硅藻含量增加，指示湖泊水溫降低、湖區(qū)氣候寒冷； 4.8～2.7 cal ka BP，淡水種硅藻的豐度較低，淡水-半咸水種和半咸水-咸水種硅藻的豐度較高，碳酸鹽含量也較高，所以整體來看氣候以干旱為主。該階段冷水種和淡水種硅藻群集的豐度頻繁波動(dòng)且變化幅度較大，指示該階段溫度和濕度變化都比較劇烈，例如在4

10、.0 cal ka BP左右就出現(xiàn)以冷水、淡水硅藻豐度增高為代表的冷濕氣候波動(dòng)； 2.7～0.12 cal ka BP，淡水種硅藻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，冷水種硅藻的含量也較高，同時(shí)磁化率處于相對(duì)高值，而碳酸鹽含量、粒度和C/N比值均較低，這些指標(biāo)表明氣候條件以冷濕為主： 0.12 cal ka BP以來，淡水種硅藻含量下降，淡水一半咸水種和半咸水一咸水種硅藻含量上升，表明湖水礦化度升高、湖泊水位下降。但該階段湖泊水體的變化除了與氣

11、候變化相關(guān)外，還受到人類活動(dòng)的影響。 3、博斯騰湖BSTC001孔的化石硅藻群集記錄了8000多年來七次快速氣候變化事件，先后出現(xiàn)于ca.7.9 cal ka BP、ca.6.8 cal ka BP、5.7～4.8 cal ka BP、3.1～2.9cal ka BP、ca.4.0 cal ka BP、2.0～1.6 cal ka BP和0.7～0.4 cal ka BP，分別對(duì)應(yīng)于北半球降溫、冰川前進(jìn)和北大西洋全新世冰筏事件的

12、發(fā)生期；并與亞洲內(nèi)陸西風(fēng)區(qū)其他古氣候研究重建的(冷)濕時(shí)段相一致。此外，通過多窗譜分析，發(fā)現(xiàn)這種快速氣候變化事件具有2500a和500a的周期，與太陽活動(dòng)和北大西洋溫鹽環(huán)流的周期非常接近。 4、通過區(qū)域?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，博斯騰湖多指標(biāo)記錄的早中全新世相對(duì)干旱，中、晚全新世相對(duì)濕潤(rùn)的氣候演化模式，與新疆塔里木盆地，乃至整個(gè)亞洲內(nèi)陸西風(fēng)區(qū)的許多研究結(jié)果都比較一致，并表現(xiàn)出與亞洲季風(fēng)區(qū)近乎反相的氣候演化模式，即在夏季風(fēng)減弱時(shí)西風(fēng)區(qū)的有效濕度趨

13、于增加，反之降低。 5、通過對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的探討，我們認(rèn)為博斯騰湖BSTC001孔多指標(biāo)記錄反映的全新世以來亞洲內(nèi)陸西風(fēng)區(qū)的氣候演化過程，在長(zhǎng)時(shí)間尺度上受到北半球夏季太陽入射量變化的驅(qū)動(dòng)以及北半球溫度變化的調(diào)控還有ENSO活動(dòng)的影響，而千百年尺度的快速氣候變化事件則可能受到太陽活動(dòng)和北大西洋溫鹽環(huán)流變化的影響。由北大西洋濤動(dòng)異常所導(dǎo)致的西風(fēng)強(qiáng)度和位置的改變可能是這些影響因子實(shí)現(xiàn)其驅(qū)動(dòng)作用的途徑。另外，冷期時(shí)亞洲內(nèi)陸干旱區(qū)較低的地表和