青藏高原中西部湖泊生物标志物反映的全新世气候环境变化研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangsh1967
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青藏高原是地球上海拔最高、面积最大的高原,对亚洲季风和全球大气环流均有重要的影响。已有研究表明青藏高原气候变化在冰期-间冰期、千年、十年际和季节尺度上受亚洲季风和西风环流的交替影响,表现出显著的区域性特征。然而目前对全新世以来季风与西风环流对青藏高原气候的影响范围如何变化还不甚清楚,这主要是由于缺乏可靠的定量温度记录和降水同位素记录,从而导致对全新世以来青藏高原气候变化的区域性特征缺乏深入理解。湖泊沉积物中的生物分子标志物可以提供丰富的气候环境变化信息,包括有机物来源、沉积过程的古环境条件等,尤其是可以提供定量的温度记录(如甘油二烷基甘油四醚类化合物类化合物(Glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)和长链烯酮不饱和度指标)和可靠的降水同位素记录(如叶蜡化合物氢同位素),近年来在过去气候环境研究中得到越来越多的应用。本文以青藏高原中西部达则错、阿翁错和夏达错为研究对象,通过分析湖泊沉积物岩芯中GDGTs、长链不饱和烯酮与叶蜡化合物单体氢同位素等生物分子标志物获得全新世以来青藏高原中西部定量的温度与降水同位素记录,以期探讨全新世以来不同时段青藏高原气候变化区域特征及其变化机制。本论文获得以下主要认识:  1.在青藏高原西部阿翁错利用支链GDGTs(branched GDGTs,bGDGTs)指标(MBT、CBT)和叶蜡单体氢同位素重建了全新世以来定量的年均大气温度记录与降水同位素记录。阿翁错全新世降水主要受印度季风影响,年均气温变化则主要受控于北半球年均太阳辐射及其季节性变化。早全新世(10-6ka)气候暖湿;中全新世(6-3ka)气候冷干,年均温度比早全新世和晚全新世低3~4℃;晚全新世季风影响较弱,年均温度逐渐升高,受冰川融水补给影响降水同位素偏负。此外,北大西洋温盐环流的减弱、赤道辐合带(Intertropical Convergence Zone,ITCZ)的南北移动以及大气甲烷浓度变化也对阿翁错的气候变化造成了一定的影响。  2.在达则错利用长链不饱和烯酮指标(Uk37)和叶蜡化合物单体氢同位素获得了过去两千年来青藏高原中部第一条基于生物分子标志物的定量夏季温度记录与降水同位素记录。青藏高原中部在过去两千年中气候变化由西风环流影响转变为季风影响。在距今2000-1000年间,季风影响偏小而西风环流影响明显,表现为冷湿和暖干的气候特征;而在距今1000年以来达则错主要受印度季风影响,小冰期(500-300cal.yr BP)气候冷干,夏季温度比现在低约3℃;中世纪暖期(750-500cal.yr BP)气候暖湿,与现在温度接近。同时还发现达则错温度记录存在与太阳黑子活动相似的周期(~210年),指示太阳活动对青藏高原中部温度变化的影响。此外,高原中部过去两千年的气候变化也与ITCZ位置的南北移动紧密相关。  3.在夏达错利用bGDGTs指标(MBT5/6)、Paq、ACL、TOC、TIC以及XRF扫描元素等记录揭示了过去两千年来青藏高原西部的气候变化历史。夏达错过去两千年气候变化主要受印度季风影响,气候显示出明显的中世纪暖期(1300-900cal.yr BP)和小冰期(600-350cal.yr BP)。2000-350cal.yrBP期间,夏达错受季风影响明显,表现出暖湿-冷干的组合特征;350-250cal.yr BP夏达错年均温度升高,季风降水减少,蒸发作用下湖区气候极端干旱,此时期内干旱的气候可能与古格王国的灭亡有关;近200年季风增强,降水增多,大量冰川融水注入使得夏达错表现出冷湿的气候特征。本研究发现像夏达错这样存在冰川融水补给的小型封闭湖泊,太阳辐射影响下的蒸散发以及冰川融水等对湖泊气候环境有很大影响。  4.对高原中部达则错、西部阿翁错和夏达错晚全新世以来的气候记录进行对比,发现青藏高原气候变化存在强烈的区域性特征。三个湖泊均存在中世纪暖期,但是暖期持续的时间有所不同,高原西部(夏达错、阿翁错)中世纪暖期持续时间明显长于高原中部(达则错)。高原西部(夏达错)与中部(达则错)均有明显的小冰期降温(阿翁错没有发现明显的小冰期,可能受样品分辨率低的影响)。20世纪升温在高原中西部(阿翁错与达则错)均有体现,但夏达错可能受冰川融水影响而表现不同。综合多种气候变化待用指标记录,本文认为过去两千年印度夏季风在青藏高原的最北界线发生了北移,在距今2000-1000年,夏季风边界线位于阿翁错与夏达错以北、达则错以南;但在距今1000年以来印度季风可以影响到三个湖泊,其北界线移动到夏达错、阿翁错、达则错以北。
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