喀纳斯湖泊沉积物记录的阿尔泰山南坡570年来的气候变化

摘要

亚洲内陆干旱区地域广阔，降水稀少，生态脆弱，人类的生存和发展受自然环境制约。对这一区域气候和环境变化历史的认识不仅对理解全球气候变化具有重要意义，而且对区域的持续发展至关重要。近千年来的高分辨率气候变化研究一直受到广泛关注，这一时期人类活动对环境的影响最深刻，各种研究资料最丰富。对北疆来说，不仅有观测资料以来的观测站点分布少、观测历史短，而且历史文献资料也很匮乏，近千年来的代用指标重建记录主要以树轮为主且重建序列超过500年的很少，其它记录虽然也有，但是相对来说较少，如果要更深入的理解这一时期该区域的气候和环境变化，就需要更多的代用指标记录提供更加更丰富的气候和环境变化信息。 本文基于喀纳斯湖湖滨29 m水深处获得的81 cm岩芯,在陆生植物残体AMS 14C定年的基础上，利用陆生C3植物残体δ13C序列经过大气CO2浓度校正，探讨过去近570年区域温度对全球气候变化的响应。对粒度数据利用粒级-标准偏差法和端元模型提取对环境信息敏感的组分并分解出4个端元，主要根据3个代表粗粒组分的端元讨论570年来的湖区的水动力变化特征。主要取得以下认识： 1. 从570年来的δ13C变化来看，本文δ13C序列很好地记录了阿尔泰山脉南坡对气候变暖的响应。19世纪前期以来温度在冷暖波动中持续上升；20世纪是近600年来最暖的一个世纪。这种温度变化特征与俄罗斯阿尔泰地区的冰芯、湖泊沉积物和树轮重建的温度记录以及周边地区的温度记录表现出比较一致的趋势，与北半球中高纬度地区多代用指标集成重建温度也表现出很好的一致性。此外，岩芯顶部的δ13C序列表现出降温的趋势，这与近十几年来北半球许多地区出现的增温停滞现象以及喀纳斯湖邻近气象站的器测资料中表现明显的降温趋势相互印证。 2. 利用粒级-标准偏差法提取粒度敏感组分，结果显示粗粒组分是对环境变化最敏感的组分。进一步地，利用端元分析模型分解出4个端元，其中EM1为细粒组分，EM2、EM3和EM4均为粗粒组分。通过对EM2、EM3和EM4的变化特征的分析，揭示了水动力的变化。结果表明，众数粒径最大的端元4在1450 -1490 AD的40年中平均含量最高，其它时间段含量很低；众数粒径次大的端元3在1470-1800 AD之间平均含量最高，在1800-1950 AD之间平均含量次之；众数粒径更小的端元2在1800 AD以前含量低，之后含量明显增加。小冰期之前和小冰期之后的现代暖期以细粒组分EM1为主，其它组分很少。说明小冰期时粒度明显变粗，指示这一时期水动力强度较大。小冰期内部的水动力强度也有分异，表现为小冰期前期水动力最强，中期次之，后期较弱。水动力强弱主要反映了降水的变化，其影响因素可能主要与NAO以及ENSO有关。从本文的研究结果来看，该区域在过去570年来表现出冷而湿的小冰期特征。

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