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亚洲低纬度地区不仅是联系南、北半球气候变化的纽带,而且直接受到海洋和陆地不同气候系统的影响而成为全球古环境变化研究的重要区域。迄今对该区陆地晚更新世以来古植被演化过程、高分辨率古气候变化的规律缺少深入系统的研究。广东湛江地区东临太平洋,南接南海,位于亚洲季风气候的敏感区,是研究热带低纬地区气候、环境变化的理想地点之一。湖光岩玛珥湖沉积物的孢粉组合,不仅可以为揭示该区晚更新以来古植被、古环境、古气候的演化过程和特点提供重要的科学依据,而且对深入研究东亚低纬度地区过去全球变化的规律、机制以及探讨其在全球古气候变化中的位置具有重要意义。
本文通过对湖光岩玛珥湖B孔岩芯(长28.78 m,80~0.35 ka BP)的283个样品的孢粉化石分析,研究了湖光岩地区末次冰期以来的植被和气候环境演变过程;运用Biomization模拟了该区不同时段的植被演化特点;运用多变量数理统计方法和非线性定量模型,对226个表土孢粉样品及其环境指标进行了分析,建立了孢粉与温度指标的转换函数,并结合B孔孢粉化石记录,定量重建了湖光岩玛珥湖80 ka BP以来的古温度变化历史;重点讨论了末次盛冰期中国华南地区的气候和植被变化,中低纬度区末次冰消期气候转暖与高纬度气候变化的关系,以及热带低纬度地区早全新世适宜期环境变化特征,获得以下结果和认识:
1.建立了末次冰期以来湖光岩地区的植被和气候演变序列,为探讨中国华南地区的植被、气候、生态变化及海陆对比提供了可靠的陆相记录。
2.湖光岩玛珥湖孢粉记录揭示了湖光岩地区80 ka BP以来的植被和气候变化过程。80~74 ka BP,气候暖湿,发育山地雨林-亚热带常绿阔叶林植被;74~58 ka BP,气候温凉、湿度较大,生长南亚热带季风常绿阔叶林植被;58~49 kaBP,气候变干,发育中亚热带常绿-落叶阔叶林,林下和湖泊沿岸生长着以禾本科为主的草本群落;49~41.5 ka BP,气候相对暖湿,植被以南亚热带季风常绿阔叶林为主;41.5~17.5 ka BP,气候转冷,湿度降低,发育中亚热带常绿—落叶阔叶—针叶混交林,林下和湖泊滨岸生长着以禾本科和蒿属为主的草本群落;17.5~11.5 ka BP,进入冰消期,气候转暖,南亚热带季风常绿阔叶林繁盛;11.5~0.35 ka BP,早期,气温升高,降水增大,为全新世适宜期,生长热带季雨林植被,晚期,温度和湿度有所下降,发育半常绿季雨林植被。
3.湖光岩玛珥湖孢粉记录揭示出该区末次盛冰期的年均温度比全新世大暖期低3~4℃,极端最冷期发生在17.5 ka BP左右,较全新世大暖期低6℃左右,末次盛冰期华南地区地带性植被类型为中亚热带常绿—落叶阔叶—针叶混交林。研究认为LGM时期海面温度降低,冬季风加强以及海面大幅度下降,导致湖光岩地区水汽来源减少,可能是造成湖光岩地区植被、气候变化的主要原因。
4.通过对中国中低纬度记录与南北极冰芯记录的比较研究发现,各地冰消期转暖的时间并不同步:南极转暖的时间最早,其次是明显受东南季风或印度季风影响的湖光岩、古里雅地区,格陵兰地区的转暖最晚,滞后于中低纬度转暖时间约1.5~2.0 ka以上。研究认为热带太平洋在引发北半球中低纬度区冰消期领先转暖的气候变化中可能起了重要的作用。
5.湖光岩玛珥湖全新世的孢粉记录及其它指标显示出湖光岩地区早全新世升温迅速,水热配比最佳,是这一地区全新世的最适宜期。分析认为全新世早期,在岁差周期的控制下,中国热带低纬度地区受热带辐合带(ITCZ)的影响形成了全新世气候的最适宜期。湖光岩地区中晚全新世的气候干旱趋势和气候波动除了与北半球夏季太阳辐射强度减弱的变化有关外,可能还和这个时期ENSO的活跃存在着一定的联系。