论文部分内容阅读
古气候环境演变的研究对于认识大气环流和区域气候变化对全球变化的响应过程和机制具有重要的意义。东亚季风作为全球气候系统的重要组成部分，在全球水文循环过程和生态系统循环中发挥着重要的作用。与冰期间冰期转变或由晚冰期到早全新世时期相比，中晚全新世的气候边界驱动条件并未剧烈变化，但是中晚全新世期间全球的气候还依然存在比较剧烈的波动。因此，了解中晚全新世东亚季风的演化历史有助于理解当前气候状况、认识潜在的气候驱动机制和更好地预测未来气候变化过程。东北地区位于东亚季风系统和极地气候系统共同影响的地区，作为中高纬气候过程的过渡地带，对气候变化的响应非常敏感。因此，东北地区是研究古气候和古环境演化的关键区域。 镜泊湖位于中国东北地区，是研究古气候环境演变的重要区域。本研究对镜泊湖1272 cm长的沉积岩芯JP-C进行研究，在210Pb、137Cs和AMS14C（陆生植物树叶残体和炭屑）等测年方法建立可靠的年代框架的基础上，通过孢粉、硅藻、黑炭、沉积学、地球化学和同位素地球化学等指标重建研究区中晚全新世古植被演化、东亚季风波动和火事件的演变历史。此外，通过区域对比和深入探讨以求全面认识中晚全新世东亚季风的演化历史及其可能的驱动机制。最后，本研究依托可靠的年代框架，根据多指标分析结果所揭示沉积岩相变化，确定了镜泊湖的形成年代和与之相关的火山活动喷发时间。 镜泊湖沉积岩芯JP-C孔高分辨率的孢粉、粒度、磁化率和地球化学等多指标分析结果重建了镜泊湖地区～5100 cal.yr BP以来古植被和古气候的演化历史。～5065-3500 cal.yr BP期间，栎、榆、胡桃和腊瓣花孢粉含量达最高值，草本的藜科和蒿属为最低值，中值粒径较低，有机质含量和δ13Corg处于高值，这些表明镜泊湖地区的气候在本时期最为温暖湿润，湖泊生产力较高，湖水水位较高，反映东亚夏季风较强。～3500-2100 cal.yr BP期间，草本植物藜科和蒿属孢粉含量迅速增加，栎、榆、胡桃和腊瓣花等孢粉含量减少，有机质含量、δ13Corg、黏土含量和磁化率值降低，这都表明这一时期东亚季风强度减弱，气候变冷变干。～2100-150 cal.yr BP期间，栎、榆、胡桃和腊瓣花孢粉含量增加，中值粒径较低，有机质含量和δ13Corg值较高，这说明镜泊湖地区的温度升高，降水增加，反映东亚夏季风增强。但与此同时，人类活动在本阶段逐渐增强。～150 cal.yr BP以来，TOC-MAR、TN-MAR和磁化率值剧烈的增加，表明这一时期人类活动对镜泊湖及其流域的影响强烈。 镜泊湖地区位于东亚季风区，温度和降水的变化与海陆大气环流引起的季风强度变化密切相关。因此，镜泊湖地区中晚全新世期间，东亚季风在千年尺度上的变化主要是受地球轨道变化引起的45° N夏季太阳辐射变化控制。此外，海气环流等过程也可能影响东亚季风强度的变化。但是，东亚季风在几十年到百年尺度的变化不能用太阳辐射变化来解释。经过详细的研究和分析，研究发现东北地区在几十年到百年尺度上东亚季风强度变化与太阳自身活动引起的太阳辐照度变化密切相关。 黑炭分析研究的结果表明，镜泊湖地区中晚全新世火事件历史与古气候指标所建立的气候演化历史具有很好的一致性。此外，黑炭含量和黑炭沉积通量与草本的含量密切相关，这说明火事件的强度可能受区域植被类型的影响。～5065-3500 cal.yr BP期间，黑炭含量和黑炭沉积通量值较低，表明这一时期镜泊湖地区火事件较少，这与气候条件比较湿润有关。此外，植被中易燃的草本植物较少也减少了本时期的火事件强度。～3500-2000 cal.yr BP期间，迅速增加的黑炭含量和黑炭沉积通量表明火事件强度增加，这与本时期镜泊湖地区气候变冷变干和草本植物的增加有关。～2000-150 cal.yr BP期间镜泊湖地区火事件强度的剧烈波动与气候变化和人类活动强度密切相关。～150 cal.yr BP以后，黑炭含量和黑炭沉积通量在本阶段迅速增加至整个研究时段的最高值，黑炭来源可能由生物质燃烧变为生物质和化石燃料燃烧排放共同产生，一定程度上反映20世纪中后期中国工业化的发展。黑炭碳同位素(δ13CBC)值的变化与孢粉重建的草本植物含量变化相一致。因此，认为δ13CBC值的变化可作为气候变化的代用指标。 镜泊湖是我国最大的火山堰塞湖，是由火山岩浆堰塞牡丹江河道而形成。但镜泊湖的形成年代和相关的火山活动却仍然存在争议。镜泊湖沉积岩芯JP-C孔的多指标分析结果和可靠年代框架表明沉积岩芯由河流相向湖泊相转变和与之相关的火山活动。因此，这就提供确定镜泊湖形成年代和与之直接相关的火山喷发事件。镜泊湖沉积岩芯JP-C表明镜泊湖形成于～5135 cal.yr BP的镜泊湖火山群喷发。在火山喷发后，岩浆沿着低地和山谷向下流动，岩浆最终堰塞牡丹江河道形成镜泊湖。稳定的湖泊沉积环境形成于～5065 cal.yr BP。