石羊河流域千年尺度垂直地带性规律与定量重建模型构建

Latitude and vertical zonation is a basic principle of physical geography. In the past global change research, quantitative paleoenvironmental reconstruction was largely based on latitudes. Little research has been done on the use of vertical zonation in Quaternary Science. This study intends to select the Shiyang River Basin from the northeastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau to conduct a systematic study of surface sediments from different vertical zones. Proxies, including organic geochemistry (TOC, C/N, δ13C), inorganic geochemistry (carbonate, δ18O), sediment characteristics (lithology, grain size, mineral), and pollen will be included in this study. In addition to the surface sediments, modern precipitation, air, river water, riverbed samples will also be collected for correcting the difference between various types of sediment. With the use of basin-wide meteorological data, correlation analysis, regression analysis, trend surface analysis, principal component analysis, discriminant analysis, spatial interpolation and other quantitative methods will be used to create single-proxy based and multiple-proxies integrated quantitative paleoenvironmental reconstruction models. Based on our previous Holocene sediment works from different vertical zones in the basin, variability of millennial-scale vertical zones will be reconstructed in the drainage basin.

纬度地带性和垂直地带性规律是自然地理学的基本原理。在过去全球变化研究中，古环境定量重建模型大都基于纬度地带性，我们称之为地理学的“将今论古原则”。基于垂直地带性的古环境定量重建及模拟之前研究较少。本项研究拟选择青藏高原东北缘石羊河流域为例，系统性地研究该流域不同垂直带中表层沉积物有机地球化学(TOC, C/N, δ13C)、无机地球化学(碳酸盐、δ18O)、沉积物特征(岩性、粒度、矿物)、古生物孢粉等指标，并在表土基础上补充空气、现代降水、流水、河床等样品，用于校正不同沉积物类型的差异；配合该流域现代气象数据，使用相关分析、逐步回归分析、趋势面分析、主成分分析、判别分析、空间插值等定量方法，分别建立单一指标和综合指标古环境定量重建模型。再基于本研究组之前在该流域上、中、下游沉积物剖面的研究工作，分别重建不同垂直带千年尺度变化规律。

古环境定量重建已成为第四纪环境研究的一个发展趋势。项目组使用石羊河流域上、中、下游典型剖面以及一系列表层沉积物样品，研究了石羊河流域长时间尺度水循环变化，探讨了流域表层沉积物垂直地带性的分异特征，定量重建了流域长时间尺度的植被带变化。该项目已发表SCI论文12篇，北大中文核心期刊论文10篇。主要结果包括：石羊河流域上、中、下游沉积剖面虽然相位不同，但是所记录的环境变化一致，均是在早全新世时期流域性有效水分较低，终端湖湖泊面积小；在中全新世时期石羊河流域进入“全新世适宜期”，环境较为湿润，湖泊面积稳定且较大；到了晚全新世，该流域气候趋于干旱。石羊河流域全新世与现代时期受到的驱动力一致，流域上游地区受到亚洲冬季风与西风带气流的影响，以风成沉积为主；中游地区主要受到河流水动力的影响，以冲积和洪积为主；下游地区形成了终端湖，以湖相沉积为主。全新世期间石羊河流域植被带类型整体变化较小，气候变化只是影响了各植被带的分布范围。