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泸沽湖沉积物记录的16.0 cal.ka BP以来气候变化

2020-12-02阅读(733)

泸沽湖沉积物记录的16.0 cal.ka BP以来气候变化

论文摘要

末次冰消期以来气候发生剧烈变化,该时段有十分丰富的古环境古气候记录,是开展区域对比、亚洲季风演化、突变事件提取气候变化驱动机制的主要时段。该时段正好经历了与现代变暖相似的一个剧烈波动增温时段。因此,理解掌握末次冰消期以来亚洲季风变化规律,对目前以增温为主要特征的气候变化预测有着重要现实意义。云南属于典型的印度季风区,其特殊的季风气候特点为研究末次冰消期以来印度季风区对全球气候变化的响应差异机制提供良好的条件。湖泊沉积物中保存了大量的气候环境信息,是探索气候变化的理想载体。泸沽湖位于西南季风的边缘地带,对夏季风的强弱变化反应敏感,也是云南湖泊中人类活动干扰少的大型湖泊,水深,沉积物环境长期稳定,因此成为近年来古气候研究的热点地区之一。本文针对泸沽湖LGH-2孔,利用碳酸盐含量、磁化率和微量元素中的Rb/Sr、Sr/Ba和Sr/Ca等指标进行了综合研究,孢粉研究结果,重建了泸沽湖流域从16.0 cal.ka BP以来的气候演化历史,同时分析泸沽湖流域古气候变化驱动机制,得到以下结论:1.重建了泸沽湖流域16.0 cal.ka BP以来的古气候环境演变序列晚冰期（16.0-14.7 cal.ka BP）,Rb/Sr比值迅速上升,碳酸盐含量迅速下降,Sr/Ba比值减小,阔叶树种开始增多,低频磁化率下降;表明此阶段西南季风迅速增强,降水迅速增多,湖泊水位上升,植被覆盖度逐渐增高,表土侵蚀减弱。总体上看,气候由冷干状态逐渐转变为温暖偏湿状态。BA暖期（14.7-12.9 cal.ka BP）,Rb/Sr比值处于高位,碳酸盐含量迅速降低到0左右;表明此阶段西南季风强,水位高,湖水外流,松林扩张,植被盖度高,气候温暖湿润。YD冷期（12.9-11.6 cal.ka BP）,Rb/Sr比值低,Sr/Ba比值高Sr/Ca比值低,碳酸盐含量高,磁化率比较高,植被稀少,侵蚀作用加强,桤木、榆、桦等耐干冷的落叶阔叶林增多;表明西南季风减弱,湖泊水位降低,盐度增大,气候以冷干为主要特征。早-中全新世阶段（11.6-3.5 cal.ka BP）,Rb/Sr值高Sr/Ba值低,碳酸盐含量很低,磁化率变化小,松林扩张,落叶阔叶林萎缩;表明西南季风强盛,降水丰富,湖水盐度低,湖水外流,土壤侵蚀弱,总体上气候温暖湿润。突变期（3.5-3.0cal.ka BP）,碳酸盐迅速增加,Rb/Sr、Sr/Ca比值迅速降低,Sr/Ba增高,硬叶常绿栎林明显扩张,而松林大幅减少;表明降水减少,水位降低,盐度增加,经历了大约500年的变干过程。晚全新世（3.0 cal.ka BP至今）,Rb/Sr和Sr/Ca值低,Sr/Ba值高,碳酸盐含量高,磁化率值突然升高并维持高位;表明季风弱,降水减少,植被减少和人类活动造成水土侵蚀作用加强;植被明显比全新世早-中期稀疏,总体气温明显偏低,降水少,气候波动频繁。末次冰消期气候变化与全球的气候变化一致。全新世期间气候存在极大的不稳定性,共出现12次冷干事件,它们分别是11.38-11.1、10.35-10.22、9.4-9.0、8.39-7.66、5.95-5.75、5.3-5.06、4.56-4.13、3.87-3.71、3.0-2.82、2.55-2.30、1.3-1.1和0.43-0.25 cal.ka BP。2、泸沽湖流域湖16.0 cal.ka BP以来湖水盐度的重建16 cal.ka BP以来泸沽湖流域湖水盐度变化划分为6个阶段:晚冰期（16.0-14.7 cal.ka BP）,Sr/Ba比值从0.6迅速下降到0.4以下,表明湖水盐度迅速变淡;BA暖期（14.7-12.9 cal.ka BP）,Sr/Ba比值在0.35-0.25之间小幅波动,水体盐度为淡水;YD冷期（12.9-11.6 cal.ka BP）,Sr/Ba比值处于一个低谷值区,略高于0.4,湖泊水为淡水;早-中全新世（11.6-3.5 cal.ka BP）,Sr/Ba比值为0.25-0.35,湖水盐度达到最小值,湖泊水位高,此时湖泊属于开放型湖泊,3.5 cal.ka BP以前可能一直处于高水位阶段;Sr/Ba比值反映出还有8次盐度的升高,它们分别出现在11.1、10.0、9.2、8.2、6.7、5.6、4.2和3.8 cal.ka BP,与气候的冷干事件相对应,表明在此期间气候也具有不稳定性特征;中全新世晚期（3.5-3.1 cal.ka BP）,Sr/Ba比值在400年内从0.3的淡水迅速转化为0.6;晚全新世（3.1 cal.ka BP以来）,Sr/Ba比值始终处于0.4-0.7高值区,湖水盐度频繁而快速转变,湖水相对咸化时期（0.37、1.14、2.5、3.0 cal.ka BP）和2次湖水相对淡化时期（0.7和0.11 cal.ka BP）。3、泸沽湖流域16 cal.ka BP以来气候变化模式在末次冰消期,东亚和南亚季风区的气候变化模式大致相同,出现BA温暖湿润期和YD寒冷干燥期。进入全新世后,气候模式发生变化,早全新世期间,南亚季风区降水北多南少,东亚季风区降水南多北少;中全新世期间,南亚季风区降水南多北少,东亚季风区降水北多南少。两大环流系统东西方向也存在“跷跷板”效应:早全新世南部东多西少,北部则东少西多,中全新世则恰恰相反。泸沽湖流域气候变化具有显著的区域独特性。水热组合依不同的时间尺度而不同,不能一概而论。长时间尺度的末次冰消期和全新世而言,表现为暖湿-冷干的组合特征;较长时间尺度的早、中和晚全新世而言,可能分别表现为暖湿、暖干和温干特征;更短时间的中世纪暖期和小冰期为暖干-冷湿的组合特征。4、泸沽湖流域16.0 cal.ka BP以来气候驱动机制分析泸沽湖流域从16.0 cal.ka BP以来的气候演化,具有高度的全球一致性,受夏季太阳辐射、印度季风和北半球高纬地区冰量变化三者综合驱动。末次冰消期泸沽湖流域YD冷干期与以及全新世期间的9次干旱事件与北大西洋地区冰筏事件一一对应,表明泸沽湖流域与高纬地区具有很强的遥相关。早全新世,泸沽湖流域降水达到最大,与印度季风的变化模式相一致;中全新世泸沽湖流域温度达到最高,降水有所减少;晚全新世气温降低和降水急剧减少,但后期气温升高和降水增多。5、微量元素扫描结果的Rb/Sr,Sr/Ba,Sr/Cu指标等能敏感地响应降水量的变化,具有高分辨率（14.15yr）,气候意义明确的特征,能够捕捉到突变气候事件,因此微量元素扫描结果的Rb/Sr,Sr/Ba,Sr/Cu等指标是反演和重建长尺度和高分辨率气候环境变化的高效途径。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第1章 前言
  •   1.1 研究背景和依据
  •     1.1.1 过去全球变化研究的重要性
  •     1.1.2 末次冰消期以来气候研究变化进展
  •       1.1.2.1 末次冰消期（Last Deglacial）
  •       1.1.2.2 全新世（Holocene）
  •     1.1.3 末次冰消期以来亚洲季风区气候变化的研究
  •   1.2 中国湖泊末次冰消期以来气候记录研究
  •     1.2.1 末次冰消期以来我国湖泊时空演变特征
  •       1.2.1.1 青藏高原高寒区
  •       1.2.1.2 西北干旱区
  •       1.2.1.3 东部平原地区
  •       1.2.1.4 云贵高原湿润区
  •     1.2.2 末次冰消期以来湖泊演化的驱动机制研究
  •       1.2.2.1 万年时间尺度
  •       1.2.2.2 千年时间尺度
  •       1.2.2.3 百年时间尺度
  •   1.3 地球化学指标在湖泊环境重建中的作用
  •   1.4 研究内容和科学问题
  •     1.4.1 泸沽湖研究存在的问题
  •     1.4.2 研究内容
  •     1.4.3 科学问题
  • 第2章 泸沽湖概况
  •   2.1 地理位置
  •   2.2 地貌与构造背景
  •   2.3 气候特征
  •   2.4 植被特征
  •   2.5 水文水质特征
  • 第3章 样品采集以及年代序列的建立
  •   3.1 样品采集
  •   3.2 岩芯岩性分析
  •   3.3 岩芯年代的测定及其序列的建立
  • 14C年代误差来源'>    3.3.114C年代误差来源
  •     3.3.2 泸沽湖钻孔的年代序列
  • 第4章 气候代用指标实验方法与结果
  •   4.1 地球化学微量元素
  •     4.1.1 元素的XRF（X-ray fluorescence）测定方法
  •     4.1.2 元素（含稀土元素）含量的ICP-MS测定方法
  •     4.1.3 地球化学微量元素测试结果
  •       4.1.3.1 微量元素扫描强度及其含量
  •       4.1.3.2 稀土元素含量测试结果
  •     4.1.4 元素XRF扫描结果的校正
  •       4.1.4.1 XRF岩芯扫描的优点与问题及校正方法
  •       4.1.4.2 XRF扫描结果的可靠性分析
  •       4.1.4.3 泸沽湖沉积物XRF元素扫描结果校正模型的建立
  •   4.2 碳酸盐
  •     4.2.1 碳酸盐测量方法
  •     4.2.2 碳酸盐实验结果
  •   4.3 磁化率
  •     4.3.1 磁化率测定方法
  •     4.3.2 磁化率的测定结果
  • 第5章 气候代用指标指示意义与结果解译
  •   5.1 碳酸盐
  •     5.1.1 碳酸盐含量代用指标气候环境意义
  •     5.1.2 碳酸盐含量揭示的16 cal.ka BP以来泸沽湖流域水热状况
  •   5.2 磁化率
  •     5.2.1 磁化率在湖泊沉积物中的环境指示意义
  •     5.2.2 泸沽湖沉积物中磁化率的古环境气候意义
  •   5.3 稀土元素
  •     5.3.1 稀土元素的地球化学行为
  •       5.3.1.1 稀土元素分异与配分模式
  •       5.3.1.2 Ce和 Eu的地球化学特征
  •     5.3.2 影响稀土元素地球化学行为的因素
  •     5.3.3 泸沽湖沉积物中稀土元素的环境气候意义
  •       5.3.3.1 泸沽湖沉积物中的稀土元素的物源判别意义
  •       5.3.3.2 泸沽湖沉积物中稀土元素的气候意义
  •   5.4 微量元素气候替代指标的意义
  •     5.4.1 微量元素比值在各类沉积物中的环境指示意义
  •     5.4.2 微量元素比值揭示的16 cal.ka BP以来泸沽湖流域气候环境变化
  •       5.4.2.1 Rb/Sr比值揭示的16 cal.ka BP以来泸沽湖流域气候环境变化
  •       5.4.2.2 其它微量元素比值揭示的16 cal.ka BP以来泸沽湖水体盐度变化
  • 第6章 16.0 cal.ka BP以来泸沽湖流域古气候环境重建
  •   6.1 泸沽湖流域16.0 cal.ka BP以来的古气候环境演变序列的重建
  •   6.2 泸沽湖流域16.0 cal.ka BP以来主要气候事件
  •     6.2.1 YD冷干事件
  •     6.2.2 8.2 cal.ka BP（冷）干事件
  •     6.2.3 4.2 cal.ka BP（冷）干事件
  •     6.2.4 2.5 cal.ka BP（冷）干事件
  •     6.2.5 中世纪暖期和和小冰期
  •   6.3 泸沽湖末次冰消期以来古气候环境与云南地区研究成果对比
  •   6.4 泸沽湖流域重建结果与各朝代以来主要气候事件对比
  •   6.5 泸沽湖流域全新世气候的不稳定性和周期性
  • 第7章 区域对比与泸沽湖流域气候变化机制分析
  •   7.1 泸沽湖与南亚季风区16.0 cal.ka BP以来气候变化内部差异
  •   7.2 泸沽湖流域与东部季风区气候变化模式的异同
  •   7.3 泸沽湖流域与青藏高原区气候变化模式的异同
  •   7.4 泸沽湖流域16.0cal.ka BP以来气候驱动机制分析
  • 第8章 结论与展望
  •   8.1 主要结论
  •   8.2 本研究的创新之处
  •   8.3 不足与展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文和研究成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 博士论文

    作者: 欧阳椿陶

    导师: 张虎才

    关键词: 泸沽湖,湖泊记录,以来,气候变化

    来源: 云南师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 地质学

    单位: 云南师范大学

    分类号: P532

    总页数: 131

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