中国西南地区孢粉现代过程与近2万年来的古气候定量重建

Quantitative reconstruction of paleoclimate is the core goal of paleoclimate research. Pollen has become one of the most direct and reliable proxies in paleoclimate quantitative reconstruction because of its advantages. Based on importance of southwestern China in paleoclimate reconstruction and research status on modern pollen process and pollen-climate quantitative reconstruction in this area, this project will study systematically modern pollen process from three aspects: trap, surface soil, and surface lake sediment. And then to construct a quantitative pollen-climate relationship model with regional characteristics by using various transformation function models and modern analogue techniques. Tiancai, Erhai, and Lugu Lakes in northwestern Yunnan Province, Qinghai Lake in southwestern Yunnan Province, and Dianchi Lake in middle Yunnan Province located at different altitude, different latitude, and affected by different human activity intensity will be selected to perform high-resolution pollen study since ~20 ka. Then temperature and precipitation sequences since ~20 ka in southwestern China will be accurately and quantitatively reconstructed by using the established pollen-climate quantitative model. This study will complement and perfect Chinese modern pollen database, where the number of the existing modern pollen data in southwestern China is not enough. This study will also fill the blank of quantitative paleoclimate reconstruction in southwestern China based on pollen. The temperature and precipitation sequences reconstructed quantitatively are helpful to understand mechanism of climate change in an all-round way, and it is of great significance to recognize nature and development trend of global climate change.

古气候定量重建是古气候学研究的核心目标。孢粉因其本身具有的优势，已成为古气候定量重建研究中最直接、最可信的代用指标之一。基于中国西南地区在重建古气候方面具有的重要性，及该区孢粉现代过程与孢粉-气候定量重建方面的研究现状，本项申请拟从捕获器、表土与湖泊表泥三方面系统开展孢粉现代过程研究；利用多种转换函数模型、最佳类比法等构建具有区域特色的孢粉-气候定量关系模型；选择位于不同海拔、不同纬度，且受人类活动影响强度不同的滇西北天才湖、泸沽湖和洱海、滇西南腾冲青海湖和滇中的滇池开展约2万年来高分辨率的孢粉研究；利用已构建的孢粉-气候定量模型准确定量重建中国西南地区近2万年来的温度和降水变化。该研究将补充和完善我国现代孢粉数据库在西南地区已有数据量的不足、填补本区基于孢粉的气候定量重建研究的空白；定量重建的温度和降水序列有利于全面理解气候变化机制，对认识全球气候变化的性质与发展趋势具有非常重要的意义。

本项目从系统的孢粉现代过程入手，在已有数据库的空白区获得了新增现代孢粉数据1087个，通过合作建立了具有4258个样本量、覆盖全国范围和足够气候梯度的标准化现代孢粉数据库。利用最佳类比法、加权平均法、加权平均偏最小二乘法、局域加权加权平均法和局部加权加权平均偏最小二乘法分别为项目选择的腾冲青海湖、洱海、天才湖、泸沽湖和滇池所在研究区的主控气候因子构建了最佳孢粉-气候定量关系模型，然后对这五个湖泊约2万年来高分辨率的化石孢粉序列进行了古气候定量重建，获得了至少有3个湖泊通过95%置信度检验的气候参数（最冷月均温（MTCM）、年均温（MAT）、年降水量（MAP）、最暖月均温（MTWM）和最暖月湿度（MHWM））的定量重建结果。对这五个湖泊的定量重建结果通过Z-score法进行区域气候集成，结果表明：三个温度指标的集成结果大致相同，它们都显示了明显的H1、YD冷事件和B/A暖期，最高的MTCM、MAT和MTWM都发生在中全新世的6 ka左右。MAP的集成结果与温度指标趋势也大体一致，但变化幅度与温度有所差异，而且最高的MAP比温度指标早约300年。MHWM的集成结果与温度和降水指标虽然总体趋势相似，但在突变事件和最高值时间方面有较大差异，MHWM的突变事件不明显，最高值出现在约7.6 ka。对古气候动力学机制探讨认为夏季太阳辐射量从21 ka开始增加，触发了西南地区在18.0±1 ka的冰消期首次升温，而逐渐增温的趋势除受夏季太阳辐射量的控制外，温室气体浓度的变化也起了重要的调制作用；冰消期存在的H1和YD突然变冷事件可能与大西洋温盐环流减弱有关。本项目补充和完善了我国现代孢粉数据库在西南地区已有数据量的不足，定量重建的温度、降水和湿度序列填补了本区基于孢粉的气候定量重建研究的空白，这对认识过去气候变化规律、全面理解气候变化机制和降低未来气候变化预估的不确定性具有非常重要的意义。