达里诺尔湖记录的全新世2100cal.a BP以来流域环境和气候变化

摘要

湖泊沉积忠实的记录了流域内环境和气候变化的各种特征，深入研究湖泊沉积记录的多种环境因子，可以帮助我们很好的了解流域环境和气候变化过程及其驱动机制。达里诺尔湖地处东亚夏季风区（ EASM）的北缘，内蒙古的中东部，对气候变化响应十分敏感。本文利用自制的重力岩芯取样器在达里诺尔湖冰封时期获得原状岩芯1根（ DL-1），通过测定粒度、有机碳（ TOC）、总氮(TN)、总磷(TP)、有机碳同位素（δ13Corg）等环境指标，结合 AMS14C测年与210Pb和137Cs精确定年，探讨了2100cal.a BP以来达里诺尔湖流域环境和气候变化历史及其影响机制，同时也讨论了人类活动对流域环境的影响。初步结论如下：
　　（1）TOC、TN、Md的含量以及δ13Corg的变化特征指示了达里诺尔湖流域冷暖与干湿的情况：暖湿阶段为1975-1745cal.a BP、1655-1530cal.a BP、1420-1280cal.a BP、1065-855 cal.a BP、595-355 cal.a BP、175-0cal.a BP；冷干阶段为2100-1975cal.a BP、1745-1655cal.a BP、1530-1420cal.a BP、855-595cal.a BP、355-175cal.a BP；暖干期为1280-1065cal.a BP。
　　（2）粒度组分特征和中国北方降尘史料记载指示：825-750cal.a BP、385cala BP左右和215-115cal.a BP时期，达里诺尔湖流域均表现为冷干特征，湖泊水位处于较低的水平，存在明显的降尘事件；1145-1065cal.a BP期间，为暖干的气候，湖水水位较低，而降尘频率曲线表明此时期降尘次数较少，推断该时期达里诺尔湖流域降尘较少。
　　（3）2100-200cal.a BP，达里诺尔湖初级生产力(P2)与沉积物中的TP没有相关性，而与TN呈显著的正相关关系，这可能与沉积物中磷的多种形态以及影响因素较多有关；200-50cal.a BP， P2与沉积物中的TP和TN具有显著的负相关关系，可能与流域气候变化引起的植被减少以及游牧强度增加有关；50cal.a BP-至今，P2与沉积物中TP和TN呈显著的正相关关系，主要与人类生产活动增加有关。
　　（4）2100cal.a BP以来，达里诺尔湖所响应的 EASM变化历史与万象洞石笋中的记录在具体时期上对应的并不是很好，但 EASM总体减小趋势与万象洞石笋中记录相似。同时，夏季风北缘的岱海沉积、乌毛素沙地、浑善达克沙地和科尔沁沙地等记录的晚全新世 EASM总体变化趋势也与本研究基本一致。
　　（5）达里诺尔湖流域在270-360AD和485-595AD是对黑暗时代冷期（ DACP）的响应，其中，达里湖对1.4ka BP（550AD）冷事件有明显的响应；595-1160AD暖期对应了中世纪暖期（ MWP），持续时间较中国西北要短，但比中国东部长；1160-1420AD冷期与北半球冷期相对应，与太阳总辐射(△TSI)对应时间很短，该时期可能是对小冰期（ LIA）响应；1660-1840AD属于 LIA的划分范围内；1420-1660AD，达里诺尔湖流域处于暖湿期，指示了 LIA期间也可能出现区域性变暖的时段。
　　（6）在360-485AD、595-740AD和950-1160AD，达里诺尔湖较高的古初级生产力与北太平洋西北部的 PC6岩芯重建的较高海表面温度变化以及瓜多尔南部的 Laguna Pallacocha湖记录的较强的红色强度单元值基本一致。因此，推断达里诺尔湖流域明显受到厄尔尼诺-南方涛动（ ENSO）事件的影响。
　　（7）2100cal.a BP以来，沉积物中TOC、TN、TP和Md在显著水平达到5％的区域内，都存在明显的500a的中心周期。从相干谱分析可知，降水对湖水初级生产力影响相比温度明显。因此，降水是影响达里诺尔湖初级生产力的主要因素。
　　（8）50cal.a BP-至今，人类活动的加剧（游牧、工业化的建设以及旅游业的发展）使得外源有机质输入增多，同时，温室效应引起的气温升高使湖泊水面温度上升，浮游植物的繁殖速度增加，从而使达里诺尔湖初级生产力增加。从变化趋势来看，未来达里诺尔湖初级生产力在人类活动影响下将继续增加。

目录

声明

1 引言

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究进展

1.5 研究内容与创新点

2 研究区概况

2.1 地理位置与地貌

2.2 气候特征

2.3 区域水文地质

2.4 补给关系

2.5 湖水主离子特征及来源

2.6 土壤植被分布特征

2.7 人类活动历史

3 样品采集与实验方法

3.1 样品采集

3.2 分析测试方法

4 晚全新世达里湖流域的气候变化

4.1 达里湖地层框架的建立

4.2 沉积速率

4.3 各环境代用指标的结果分析

4.4 晚全新世流域气候变化

4.5 本章小结

5 达里湖沉积岩芯粒度组分特征及指示的降尘和水位变化

5.1 达里湖沉积物粒度的多组分特征

5.2 达里湖沉积物记录的流域降尘事件与水位变化

5.3 本章小结

6 达里诺尔湖初级生产力的演变过程

6.1 初级生产力的估算

6.2 湖泊古生产力的变化过程

6.3 本章小结

7 区域气候对比与驱动机制探讨

7.1 达里湖沉积岩芯记录的区域季风降水变化

7.2 达里湖沉积岩芯记录的气候事件

7.3 气候变化驱动机制分析

7.4 DL-1岩芯各指标变化的小波周期分析

7.5 本章小结

8 结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

致谢

参考文献

作 者 简 介