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沙漠化是干旱与半干旱区环境的最大挑战,并已经对这些地区人民的基本需求构成了严重的威胁。进入21世纪,沙漠化已经成为最紧迫的环境问题。气候变化对人类及其赖以生存的环境造成了严重的威胁,其对沙漠化也产生了重要的影响。气候和沙漠化之间的反馈关系极其复杂,而目前人们对这一关系的认识还非常有限。因此有必要将气候变化和沙漠化联合起来,共同研究。本文主要关注中晚全新世科尔沁沙地气候变化和沙漠化过程,这是因为中晚全新世气候系统的边界状况没有发生大的变化,这可能会使认识气候变化和沙漠化之间的关系变得容易。以2~10厘米不等的间距分析来自科尔沁沙地东部的一个长6.31米的剖面,通过磁化率、粒度以及地球化学元素的变化重建了科尔沁沙地中晚全新世气候变化和沙漠演化过程,具体结果如下:
1.科尔沁沙地气候变化
中全新世,代用指标指示有两个主要夏季风较强和冬季风较弱(暖湿)阶段,它们分别是6.8~5.6 cal. Ka BP和5.0~4.2 cal. Ka BP。夏季风较弱和冬季风较强(冷干)发生在7.0~6.8 cal.Ka BP、5.5~5.0 cal.Ka BP和4.2~3.6 cal.KaBP三个阶段。此外5.6~5.5 cal.Ka BP期间季风变化频繁。
晚全新世,3.6~3.4cal Ka BP,夏季风较弱,冬季风较强,气候偏冷干;3.4~1.3 cal Ka BP,夏季风较强,冬季风较弱,气候偏暖湿,但其间有一次短暂的冷干事件;1.3cal Ka BP以后,夏季风较弱,冬季风增强,气候向冷干发展,但其间有两次气候相对暖湿期,到剖面顶部(0.658 cal Ka BP)之前,各指标又有向其前段发展的相反方向变化的趋势,表明气候有向暖湿变化的趋势。
2.科尔沁沙地沙漠化过程
7.0~6.8 cal.Ka BP,沙地活化,以流动沙丘为主:6.8~5.6 cal.Ka BP,沙地缩小,沙丘半固定;5.6~5.5 cal.Ka BP,分为两个阶段,早期沙地扩张,后期沙地偏固定和半固定;5.5~5.0 cal.Ka BP,沙地活化,扩张;5.0~4.2 cal.KaBP沙地在固定和半固定之间变化;4.2~3.7 cal.Ka BP,沙地处于流动和半流动状态;3.7~3.6 cal.Ka BP,沙地变化频繁。
3.6~1.3 cal.Ka BP,起初(3.6~3.4cal Ka BP)沙地趋向于半流动,之后沙地在半固定和固定之间变化,沙地缩小;1.3 cal.Ka BP以后沙地快速变化于半流动和固定之间。
3.气候变化和沙漠演化
科尔沁沙地气候变化与沙漠化过程呈现出暖湿对应沙地缩小固定和冷干对应沙地扩张活化。科尔沁的几次沙漠扩展也分别与北大西洋浮冰事件对应,这说明中晚全新世沙地变化是对气候变化的响应。
4.气候变化及其归因
中晚全新世缓慢变冷的趋势被认为是对轨道强迫导致的辐射变化的结果。通过主要气候事件和太阳活动的对比,发现过去7000年来科尔沁沙地冷事件对应低的太阳辐射,因此太阳变化是科尔沁沙地气候变化的主要驱动机制。太阳活动可以通过影响海陆热力性质差异而直接作用于气候变化,也可以通过北大西洋遥相关和海气相互作用如ENSO间接作用于科尔沁沙地的气候变化。