泸沽湖地区百年温度重建与全新世气候变化周期分析

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全新世气候是具有周期性波动和冷暖交替变化特征的非稳定时间序列,对全新世气候变化的研究已经成为全球气候变化研究的重要方面。树木年轮和湖泊沉积是不同分辨率的气候记录载体,对它们的深入分析,能够更全面地认识区域气候变化状况,找到气候变化的驱动原因和与全球变化的联系;同时,可以利用区域气候背景和变化规律指导地质灾害防治,合理安排当地生产建设等,于科学研究和经济生产都具有重要意义。泸沽湖地区的年分辨率气候重建非常稀少,对气候变化的驱动原因分析也较欠缺。基于此,本文运用采自泸沽湖北部山地的丽江云杉树木年轮样芯,通过树木年轮气候学的方法体系,重建了该区域119 a平均最低温度变化历史。引用前人建立的泸沽湖碳酸钙沉积序列和重建的平均最低温度序列分别进行集合经验模态分解,得到泸沽湖地区全新世以来不同时间尺度气候变化周期,并对周期驱动进行了简单探讨。同时也对新构造运动对区域气候变化的影响作简要论述。论文取得以下成果:(1)通过树轮年表和器测数据的相关分析,发现:2000 A.D.之前,冬春季平均最低温度是限制泸沽湖地区丽江云杉径向生长最主要的限制因子。水分对树木径向生长影响不显著。2000 A.D.之后,这种相关关系发生突变。表现出明显的树轮-气候”分异现象”。之后对这一现象进一步探讨,可知树木生长和器测数据之间的分离是客观存在的生态现象;2000 A.D.后主控因子可能受夏季最低温、最高温或平均相对湿度的综合影响。但因这种现象发生的时间较短,新的控制因子并不能明确。(2)通过对年表-气候要素相关分析,参照发生“分异现象”后的一般处理方法。本文重建了年表可靠时段1882~2000 A.D.泸沽湖地区冬春季(上一年10月至当年5月)的平均最低温度变化历史。重建序列表现出2个暖期(1911~1927 A.D.和1992~2018 A.D.)、1个冷期(1940~1991 A.D.)。同时还发现1888~1895 A.D.、1900~1904 A.D.和1931~1939 A.D.三个暖时段;1883~1887 A.D.、1896~1899 A.D.、1905~1910 A.D.和1928~1930 A.D.四个冷时段。本重建与CRU格点序列、滇西北树轮重建序列的温度升降变化基本一致。也与泸沽湖沉积物古色素记录,冰川进退记录具有很强的对应关系。同时,各冷暖期均有历史记载的气象灾害事件相对应。空间场相关分析得到2000 A.D.之前时段,泸沽湖重建和器测温度的场相关范围大致相同。而2000 A.D.后时段,重建的温度场高相关地区主要为环孟加拉湾北部地区,且与样点所在区域没有相关性。(3)使用能够反映泸沽湖地区季风降水变化历史的碳酸钙沉积序列与重建的泸沽湖百年平均最低温度序列分别进行集合经验模态分解(EEMD)。得到,平均最低温度序列具有2~4 a,8 a,11 a和23 a的变化周期;碳酸钙序列则具有72 a,189 a,303 a,1006 a,2222 a,6667 a和10000 a的变化周期,其中6667 a、10000 a周期的存在和稳定性无法确定。(4)新构造运动造成的高原隆升及滇西北构造地貌格局,加强了亚洲冬季风,方便印度季风对中国西南地区的影响,成为全新世后高原及地处高原周缘的泸沽湖地区气候变化的构造—环流背景。太阳活动是泸沽湖地区全新世以来各时间尺度气候变化的最主要驱动因子。特别是在千年尺度气候周期变化上,太阳活动起到稳定且重要的作用。总体上来说气候变化周期越短,受到的影响因素越复杂。北大西洋冰飘碎屑事件、厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、太阳总辐照度(TSI)是控制泸沽湖地区百年-千年尺度气候变化的主要驱动因子。而年际-年代际周期尺度上,影响因素较多且复杂,北大西洋涛动(NAO)、北太平洋涛动(PDO)、太阳黑子相对数、黑潮等,都可能是泸沽湖高频周期变率的影响因子。
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