陇西地区高分辨率黄土记录的MIS11气候变化过程

Based on Milankovitch theory and paleoclimate research, Marine isotope stage 11 (MIS11) has been considered to be the best analog to Holocene because of the simliar orbital parameters and green-house concentration. And the study of MIS11 can help us understand the current climate change under the ground of global warming as well as predict the trend of climate change in the future. However, comparing to researches that have been done on marine sediment, ice core record and other sediment, the study on S4 (equivalent to MIS11) is still quite small and controversial. Consequently, the research area is located on northwestern Chinese Loess Plateau which is the Convergence zone of three geographic units (Arid Region of Northwest, Qinghai-Tibet alpine zone and Southeast Monsoon Region). The area, lies in the edge of East Asian monsoon system, has many characteristics which is helpful for research, such as sensitive climate, fast sedimentation rate, large thickness and high information content. By analyzing Jingyuan, Jiuzhoutai and Huning’s loess section, we wish to resolve the duraion of MIS11,the process of climate change,the characteristic of MIS11 as well as the climate whether is warmer or colder than the Holocene. Besides, the conclusion aslo provide new materials and evidence to understand change of Holocence climate, simulate the climate change trends in the future and make a distinction between man-made and nature climate change on the background of global warming.

基于米兰科维奇天文气候学理论和已有的古气候研究，深海氧同位第11阶段（MIS11）被认为是全新世的最佳“参照体”，对其的研究有助于我们理解目前全球变暖大背景下的气候变化过程以及预测未来可能的气候变化趋势。目前，在海相、冰芯和其他陆地沉积中展开了大量研究。但时至今日中国黄土S4（对应于MIS11）研究仍旧较少，且结论争议较大，对MIS11变化过程和特征更是缺乏详细的了解。为此，选择了处于三大自然带交汇区的陇西黄土高原来作为项目的研究区域。该区域位于季风边缘区，气候变化敏感，沉积速率高，信息蕴含量高。通过对该地区靖远、九洲台和会宁三个黄土剖面进行详细分析，将对MIS11持续的时间长度、气候变化的具体过程、气候变化的特征以及同全新世相比其冷暖程度等问题有一个全新的认识。此外，研究结果也可以为理解全新世气候变化和模拟未来气候变化趋势，区分全球变暖背景下人为和自然气候变化过程提供新的材料和证据支持。

深海氧同位素MIS11与全新世气候有着相似的轨道配置和大致相同的温室气体浓度，被认为是全新世气候变化的最佳“参照体”。对其变化过程和特征的研究将有助于理解目前气候环境现状以及预测未来气候的自然变化趋势，目前日益引起广大学者的关注和深入研究。但是限于黄土高原中部地区较低的沉积分辨率和较高的成壤速率，至今难以全面了解MIS11气候变化的在黄土中的具体过程和详细特征。而六盘山以西的陇西地区，高分辨的黄土沉积序列，则为研究MIS11气候变化提供了理想场所。本研究基于古地磁和光释光测年结果，首先使用轨道调谐方法建立了陇西黄土650ka以来的轨道调谐年代标尺，认定S4发育持续的时间长度约为65ka，而其温盛时期持续的时间则达到了约30ka,预估了目前全新世可能持续的时间长度。而后，通过对磁化率、粒度、色度、有机质和碳酸盐等指标的高分辨率采样和集成分析，发现S4古土壤发育时期气候虽然整体较为温暖湿润，但是也经历了极度温暖湿润、突然降温、振荡下降和相对寒冷四个时期，气候相对不稳定。更借助频谱分析技术，结合不同区域的气候对比研究结果，发现MIS11早期全球的气候环境格局大体一致，可能存在“压迫性”的气候驱动因子，将全球气候变化调整到了同一节奏上。而MIS11后期在不同的沉积体系中则不具有一致性，更多的表现为局地和全球气候变化共同作用的结果。MIS11的这种变化模式，与轨道参数相互配置导致的太阳辐射量和局地气候因素有关。另外，通过S0-L6整个时段的对比研究,发现相对于目前,MIS11时期的气候更加“干热”一些，气候类型也更加接近北亚热带。而从整个黄土高原地区S4古土壤的发育情况来看，MIS11内部各个阶段变化的过程，虽然整体变化特征较一致，但是也存在着明显的区域特征。气候变化呈现出明显的由东南向西北减弱的趋势，类似于目前黄土高原地区整体的气候格局。本研究获得的一些在黄土高原典型地区所没有的结论和数据，有助于增强认识目前气候的变化过程和并为预测未来气候变化的趋势提供了必不可少的基础性数据。