临汾盆地黄土沉积记录的末次冰期千年尺度气候事件研究

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全球变化是地理学研究的重点内容。千年尺度气候突变事件作为末次冰期气候最突出的特征,同时也是第四纪古气候研究的重点。冰芯、深海沉积物和黄土作为反映全球气候变化的三大支柱,均揭示了末次冰期气候快速变化的不稳定性特征。虽然这类气候事件在全球范围内都有所记录,但不同地区之间、相同地区的不同剖面之间表现出对此事件反映的差异性,使得目前关于气候突变事件的成因尚无准确定论,因此,另外寻找更多区域、大量高精度地质记录进行研究就显得十分重要。黄土是古气候研究的良好载体,记录着丰富的气候信息。自末次冰期以来,黄土高原黄土具有以下优点:沉积速率较快,土层保存完整,连续性好,分辨率高等,适合高精度测年。临汾盆地位于半湿润区与半干旱区之间的过渡带,对气候变化的响应较灵敏,因而可以准确反映出古气候演化特征。临汾盆地丁村剖面黄土-古土壤沉积序列较为完整,保存了丰富的古气候变化信息,十分有利于进行气候不稳定性研究。本文在光释光测年基础上,利用粒度年龄模型重建该地区的年代序列,通过对临汾盆地黄土沉积物的气候替代性指标测试确定,分析末次冰期阶段的气候演化特征,揭示了末次冰期千年尺度气候突变事件在临汾盆地的表现和区域性特征,初步探讨了千年尺度气候突变事件形成和驱动机制,对比分析格陵兰冰芯、黄土高原西部以及西风控制下的典型剖面,找到了东亚中纬度地区末次冰期以来的气候波动与北大西洋地区存在的联系,同时对认识整个黄土高原的气候变化具有十分重要的意义。主要结论如下:临汾盆地末次冰期以来的古气候演变阶段可以划分为:深度420~190 cm之间为末次冰期早冰阶(约73.79-58.41ka B.P.、MIS4阶段);深度190~60 cm之间为末次冰期间冰阶(约58.41-28 ka B.P.、MIS3阶段);深度60~0 cm之间为末次冰晚期或末次冰盛期(约28-20 ka B.P.、MIS2阶段)。临汾盆地高分辨率黄土记录在整个末次冰期显示出低幅高频的变化特征。演化谱分析结果显示:中值粒径表现出1400 a、1100 a和690 a的主要周期,频率磁化率表现为1490 a和630 a的主要周期;冬、夏季风演化具有复杂多变的一面。小波分析结果表明1470 a和1490 a准周期虽然存在,但不同时段信号强弱存在明显的差异。因此,关于临汾盆地末次冰期千年尺度气候变化的原因可能更多地受太阳辐射的影响。临汾盆地气候代用指标记录了5次Heinrich节拍和19次D-O旋回,5次H事件出现的时间分别是23.9 ka B.P.,31.3 ka B.P.,37.5 ka B.P.,47.6 ka B.P.,61.4 ka B.P.。其中,H2和H6事件变化幅度最大,信号变化最明显,H5次之,H3和H4最小。MIS3阶段的气温升高与区域气候的独特性,可能导致临汾盆地弱化了对这两次事件的记录。此外,同一气候事件在不同指标曲线上的出现时间存在细微差异,表明气候指标对事件的反映在时间上具有不同步性。临汾盆地丁村剖面记录的千年尺度气候突变事件与格陵兰冰芯相应记录能够很好的对应,表明北半球中纬度区域黄土中同样存在极地气候事件信号。与黄土高原的李家塬剖面、新疆则克台剖面以及塔吉克斯坦剖面的记录对比发现,自西向东越靠近夏季风活动区,事件的信号强度越小,表现越弱,说明东亚季风区末次冰期千年尺度气候波动受西风和东亚夏季风共同作用。
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