末次盛冰期以来东北四海龙湾湖泊沉积分子标志物氢同位素记录及其古大气降水重建

The climatic change since the last glacial maximum typifies the most dramatic oscillation of climate for the entire Quaternary, and draws great attention all over the human society and scientific communities. Northeast China is an important part of the east Asian monsoon, and is critical for understanding of the entire monsoon system. However, it is still a great challenging issue in paleoclimatic studies. The proposed project attempts to construct a high resolution time series of hydrogen isotopes of biomarker n-alkane compounds. On the basis of the relationships of modern n-alkane hydrogen isotope composition to their environmental factors that will be established through systemic investigation in the surrounding area, this study will construct a precipitation history for the region. Meanwhile, a critical comparison will be made with the paleoclimatic records from southern China and polar ice sheets, and elucidates the form, amplitudes and time duration of each significant climate event as a response to the global climate forcing.

末次盛冰期以来的气候变化是整个第四纪时期最剧烈的气候动荡时段，在古气候研究中受到高度关注。东北地区是东亚季风区重要组成部分，对全面认识东亚季风系统具有极其重要的意义。然而，重建这一地区的古大气降水一直是区域古气候研究的一大难题。本项研究拟通过东北四海龙湾玛珥湖沉积序列正构烷烃及其氢同位素研究，结合周边地区现代正构烷烃氢同位素组成与环境因素的系统、定量考察结果，在已有的全新世研究基础上，重建末次盛冰期以来该研究区正构烷烃氢同位素高分辨率时间序列和大气降水的时间序列。通过与南方石笋和极地冰芯等古气候记录的对比研究，揭示东亚季风气候的空间变异特征以及对全球性气候事件的响应形式、幅度和时限。为科学评估人类活动引起的全球增温对区域气候环境的影响提供可靠证据。

东北四海龙湾地处东亚季风区北部，重建这一地区气候变化历史和变化特征是全面认识东亚季风气候变化的重要组成部分。本项目旨在运用近年来发展起来的分子生标正构烷烃氢同位素手段重建该区末次盛冰期以来的气候变化历史。本项目完成了以下4方面的研究内容：（1）在完成四海龙湾岩心钻取、岩芯整理分样基础上，通过42个全岩有机质和植物残体14C年龄测定，建立了自1.8万年来四海龙湾沉积序列的高分辨率时间标尺（岩芯样品的平均时间分辨率约为40年）。（2）分析测试了岩芯样品和现代样品的中长链（C21，C23，C25）及长链（C27，C29，C31）正构烷烃的浓度与氢同位素组成。（3）系统采集四海龙湾及周边地区的现代水生植物、陆生建群植物及土壤样品，开展了正构烷烃氢同位素、湖水和大气降水同位素的测试分析与对比研究。通过上述工作，获得了以下重要研究成果：（1）建立了1.8万年来四海龙湾湖水氢同位素组成的高分辨率时间序列。通过岩芯样品代表水生植物来源的C23，C25正构烷烃氢同位素的测试分析，建立了1.8万年来四海龙湾湖水氢同位素的时间序列。这一结果与该湖泊基于孢粉数据重建的年降水量变化趋势基本一致，与西赤道太平洋表层温度变化基本一致。这一结果首次表明，该区沉积物中长链氢同位素/湖水同位素值偏正代表季风降水增加（本地区夏季降水同位素偏正），与南方石笋氧同位素偏负指示季风降水增强显著不同。这一发现意义重大。（2）重建了末次盛冰期以来古气候历史和重要气候事件。1.8万年以来四海龙湾沉积序列中长链正构烷烃氢同位素记录表明，自距今1.65万年起气温开始显著上升，大气降水增加。经历了3次较大幅度的旋回式增温，到达Younger Dryas，气温大幅度急剧下降。该寒冷事件持续了约980年。自10600年始，气温迅速大幅度回升。约在距今9900年，大气降水与气温达到全新世鼎盛，此后气温、年均降水量总体上较为稳定，在距今4000年左右开始，进入一个平缓的气温下降时期，持续到距今1700年。此后总体上气温持续小幅波动升高，近百年来出现持续增温的趋势。（3）建立了1.8万年来四海龙湾地区长链正构烷烃氢同位素-夏季降水氢同位素时间序列。基于陆生植物长链正构烷烃氢同位素与生长季节大气降水的密切关系，建立了岩芯中代表陆生植物来源的长链正构烷烃氢同位素-夏季降水同位素组成的时间序列。但也需考虑蒸发因素的影响。