中国东北龙岗地区新仙女木事件以来植被动态对气候变化的响应

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:MickeyMouse01
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中国东北地区广泛分布的湖沼沉积物为恢复和重建该区晚第四纪以来的古气候和古植被演化提供了非常优良的地质材料。过去几十年间,国内外学者利用本区的湖泊、沼泽沉积物中的不同代用指标,重建了该区晚第四纪以来的古环境演化和植被变迁,极大地丰富了我们对该区域气候历史和植被变化的了解和认识。其中,龙岗地区由于集中了东北地区玛珥湖和较长时间序列的泥炭地而备受国内外学者关注。尽管前人已经在该区开展了大量的、多角度、高精度的研究工作,当前学界对于该区域的古气候变化历史,尤其是古降水变化格局尚存在较大争议。新仙女木事件是末次冰消期向全新世转换的关键节点,深入探讨新仙女木事件以来龙岗地区的古植被和古气候变化历史,对于了解东北地区乃至东亚季风区北部冰消期以来的环境演变及驱动机制具有重要作用。论文选取位于中国东北龙岗地区的孤山屯泥炭地,通过对孤山屯泥炭地两个连续泥炭剖面进行高分辨率的AMS14C定年,利用剖面中孢粉、炭屑、稳定碳氮同位素、分子生物标志物及其单体碳同位素、元素地球化学组成等多个古植被和古环境代用指标,恢复和重建了孤山屯地区13 ka以来的古植被、古气候以及泥炭沼泽的发育演化历史。通过将本文记录与区域内其他湖泊和泥炭钻孔进行对比,重点探讨了龙岗地区新仙女木事件以来古植被变化对区域环境演化的响应。结合频谱分析、小波分析以及互补集合经验模态分解等方法,对影响和控制本区植被组成与气候变迁的外部驱动因子展开了讨论。孤山屯泥炭地的孢粉记录很好地反映了区域和泥炭地植被的变化特征。东北龙岗地区新仙女木事件以来的古植被演化经历了明显的“北方针叶林→落叶阔叶林→针阔叶混交林”三个阶段。新仙女木时期,受区域寒冷干燥的气候环境影响,龙岗地区发育了与北方针叶林相类似的森林景观,林中主要分布有云杉属、冷杉属、落叶松属以及桦属等乔木,景观开阔度较高。中早全新世以来,随着区域温度逐渐升高,龙岗地区发育了以栎属植物为建群种,多种落叶乔木共生的落叶阔叶林景观,森林郁闭度很高;到晚全新世,随着区域温度的持续下降,中早全新世广泛分布的落叶阔叶林景观逐渐被针阔叶混交林所取代,约在5ka前后,当前东北长白山地广泛分布的针阔叶混交林景观就已形成。新仙女木时期东亚冬季风势力较强,冬季风携带的风尘物质通量很高,孤山屯地区的区域气候以冷干为基本特征。尽管泥炭全样δ13C在剖面底部出现了显著负偏,但其主要是由于浮游藻类等利用湖水中溶解的CO2进行光合作用,而并非区域气候变化造成。进入全新世,东亚夏季风活动显著增强,泥炭中粉尘通量迅速减少。中早全新世是龙岗地区气候环境最适宜的阶段,区域降水量显著增加导致泥炭地水位升高。晚全新世(4ka以来),区域温度呈逐渐下降趋势,泥炭剖面中的粉尘通量再次增加。除此以外,全新世以来,孤山屯多个古气候代用指标记录到了多次气候快速转冷事件,这些气候事件可与全球冷事件集成以及Bond等人在北大西洋深海沉积物中发现的浮冰碎屑事件相对应,表明东亚季风区气候变化与全球其他气候系统间的遥相关联系。显微形态观察、地球化学、地层学与年代学证据均表明,孤山屯泥炭地600610cm处发现的火山灰沉积是龙岗火山区早全新世的火山喷发产物。由于孤山屯泥炭地位于火山锥体的上风向,泥炭地中仅记录到了火山灰的沉降,孢粉记录显示区域植被并未发生明显变化。频谱分析结果显示,孤山屯泥炭地的古气候和古植被变化存在有显著的3000a、2000a、1000a、800a、500a、210a等千年、百年尺度的变化周期。这些周期大都可与宇生核素重建出的太阳活动变化的周期相对应,反映出太阳活动的变化很可能是驱动本区区域气候环境变迁和植被演化的重要因素。同时,CEEMD结果显示,Quercus花粉百分含量在500600a,1000a,2300a尺度的模态分量与IntCal13Δ14C的模态分量基本呈现出同相位变化关系,更直观地表明太阳活动的变化很可能是控制和影响本区植被演替与气候变迁的重要驱动因素。基于此,我们提出了针对太阳辐射驱动东亚季风变化的概念模型,解释了太阳活动是如何与低纬地区的“海—气”交互作用共同影响和驱动东亚季风区气候和环境的演化。
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