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江西定南大湖位于南岭东部地区,受东亚夏季风和印度季风的共同影响。大湖四周低山环绕,没有河流汇入,形成封闭性湖泊,全年基本上只接受大气降水和地表小的径流补给,发育了典型的湖相沉积并伴有泥炭形成,是记录古气候变化的良好载体。通过本课题组2005~2006及2008年对南岭东部江西定南大湖多次实地钻探,发现该湖沼相沉积最厚处达860 cm。选取位于大湖中心位置的KD孔及其位于KD孔东北向的K02孔作为研究对象。在KD孔的不同深度获得18个14C年代数据,K02孔的不同深度获得12个14C年代数据,所有年代数据都进行了日历年校正。在此基础上建立了各钻孔剖面的年代——深度示意图,K02孔最底部年代为16 cal ka BP,利用内插方法推知KD孔剖面最底部年代为48.9 cal ka BP。
全新世以来,KD孔只有2个14C年代数据,而K02孔则有8个14C年代数据,对整个全新世年代控制较好,增加了样品的分辨率。对比两个钻孔剖面发现,相同深度内二者的测年数据一致,且在相同深度内K02孔剖面地层比KD孔地层变化更为细腻,推断是由于K02孔位于KD孔的东北向,处于大湖中心的边缘位置,当大湖湖面发生变化时首先影响到了K02孔所在的位置。除此之外,KD孔和K02孔在相同时段内的腐殖化度气候代用指标具有相似的波动特征。由此认为K02孔记录的区域气候变化可以作为KD孔记录的晚冰期以来区域气候变化的良好补充。
在综合分析已有研究的基础上对南岭东部地区湖沼相地层、腐殖化度代用指标的指示意义进行解释:大湖沉积物中出现湖相淤泥,腐殖化度值呈现低值时二者共同指示了大湖湖泊水位升高,湖面扩张,区域降水增加,夏季风增强,区域气候环境相对暖湿;相反,当大湖沉积物中出现泥炭,腐殖化度呈现高值时则指示大湖湖泊水位降低,湖面收缩,区域降水减少,夏季风减弱,区域气候环境相对凉干。
本文在上述基础上重建了南岭东部地区自48.9cal ka BP以来的气候环境演化历史,并与周围其他地区及全球其他地区的气候记录进行对比分,对研究区晚更新世晚期以来的气候驱动机制进行一定的探讨。
晚更新世晚期以来南岭东部地区的气候演化大致可以分为4个主要的气候变化阶段:(1)48.9~42.0 calka BP期间,研究区夏季风减弱,区域气候以相对凉干为主;但是在48.9~46.2 cal ka BP期间显示了较为暖湿的区域气候环境特征,46.2~42 cal ka BP期间气候环境冷干,表明在MIS—3b晚期研究区气候并不稳定,也存在波动。(2)42.0~32.1 cal ka BP期间,气候代用指标反映该时段研究区夏季风增强,区域气候特征以暖湿为主,对应于MIS—3a阶段。(3)32.1~10.0 calka BP期间,南岭东部地区气候以相对凉干为主;该时段内研究区气候剧烈波动,最寒冷的时间出现在27.6~22.5 cal ka BP期间,对应于末次冰盛期。(4)10.0 cal ka BP以来南岭东部地区夏季风增强,区域气候暖湿。与传统的研究结论存在一定差别的是,本文的研究显示南岭东部地区在早全新世期间气候暖湿,而在中全新世期间气候则相对凉干,进入晚全新世之后气候又有回暖趋势。但该结论与全球低纬度地区的研究结论一致。
将南岭东部地区大湖湖沼相沉积物自约50 cal ka BP以来的腐殖化度序列与南京汤山葫芦洞石笋及格陵兰NGRIP冰芯氧同位素进行对比发现:晚更新世晚期以来南岭东部地区存在多次短尺度的气候冷干事件,其中千年尺度气候事件很好的响应了Heinrich事件H5—H1及YD事件;H1事件期间南岭东部地区腐殖化度值存在两个极高值,反应该地区H1事件由两次气候突变事件组成。南岭东部地区H5事件时间跨度较长,和葫芦洞石笋、格陵兰NGRIP冰芯氧同位素曲线记录的H5事件存在一定的差异。
另外,本文将南岭东部地区大湖湖沼相沉积物全新世期间的腐殖化度值序列与北大西洋赤铁矿颗粒含量、红原泥炭苔草纤维素δ13C含量作对比发现,全新世期间南岭东部地区的气候突变事件很好的响应了北大西洋IRD事件。由此表明IRD事件很可能具有全球性。
用KD孔50~10 cal ka BP时段的腐殖化度数据进行频谱分析,提取出1441 a、580a、748 a、468 a、311 a、255 a显著周期。1441 a周期与大洋热盐环流推动的1500 a的D—O循环周期非常接近,但也与低纬度ENSO活动周期相接近。推断南岭东部地区千年尺度的气候变化可能是北大西洋地区的气候快速波动在低纬度地区留下的印记,但此印记也有可能是ENSO活动留下的。百年尺度的气候变化周期很可能对应于太阳活动周期。
南岭东部地区位于东亚季风区,晚更新世晚期以来的气候环境可能在不同的时期受到了亚洲季风、赤道辐合带以及低纬热带地区海—气相互作用的影响。也许这些都只是表面现象,最重要的驱动因素可能是太阳辐射的变化,包括地球气候系统复杂的、非线性的相互作用与反馈过程。