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Holocene:伊和沙日乌苏湖中全新世以来正构烷烃单体碳同位素记录的古气候变化

作者: 谢曼曼 发布时间: 2020-09-29

呼伦贝尔沙地位于东亚夏季风北部边缘,对季风降水变化非常敏感。随着全球变暖的加剧,我国北方沙地干旱程度是否增加、降水的空间格局是否会产生较大的变化?这些问题是目前科学界研究的热点,也是决策部门关注的焦点。现代的全球变暖是叠加在自然变率(年代际、百年和千年尺度)之上的。由于器测记录只有100多年,难以了解自然内部年代际乃至更长时间尺度的气候变化规律,制约了人们准确地评估未来,所以要从自然档案中提取古气候变化信息,研究气候变化的规律。

沙地(漠)地区高分辨率古气候、古环境变化记录较少,湖泊沉积物连续性好,是古气候变化研究的良好载体。我们以呼伦贝尔沙地中部的伊和沙日乌苏湖(48°11′N,118°41′E)为研究对象,利用210Pb、137Cs、AMS14C年代学方法建立了中全新世以来的高精度、高分辨率时间标尺;正构烷烃及其单体碳同位素指标,重建了该区古气候变化历史。

长链正构烷烃单体碳同位素值表,研究区8500年以来研究区有效湿度呈逐渐增加的趋势。泸沽湖的花粉数据显示,铁杉属(Tsuga)乔木迅速减少,这反映了中国南部全新世期间有效湿度显著下降(Xiao et al., 2014)(图1)。中国中部和东南部石笋δ18O数据也显示中全新世以来季风强度减弱,有效湿度降低(Shao et al., 2006;Wang et al., 2005;Cai et al.,2010;Hu et al., 2008)。中国东北地区中全新世以来有效降水增加的趋势与中国南方季风降水的气候记录相反。

Routson等(2019)提出中全新世以来,北半球中纬度净降水量增加趋势与高低纬温度梯度有关。温度梯度增加,净降水量增加。中全新世以来,高纬度的鄂霍次克海温度逐渐降低,低纬度的西热带太平洋海面温度呈升高趋势(图2),这可能是本研究区降水量呈增加趋势的重要控制因素。鄂霍次克高压对该区的降水可能起着主导作用鄂霍次克高压不仅能够调控雨带位置,也是该区水汽来源的主要控制因素(Sun et al., 2016)。鄂霍次克海海冰量大的时期,鄂霍次克高压加强。鄂霍次克高压扩张时,更多的湿冷水汽输送到中国东北地区,导致夏季降水增多。

 

                                                      1 中国北方与南方降水变化趋势

(a)北美洲中纬度30°N−50°N)的净降水量(降水量减去蒸发量)Routson.2019; (b)伊和沙日乌苏湖正构烷烃δ13C27−33(本研究); (c)泸沽湖孢粉数据Tusga%(Xiao等,2014); (d)夏日淖尔湖泊沉积物中碳酸盐δ18OSun.2018

                             图2 伊和沙日乌苏湖沉积物δ13C27−33值与季风驱动因子

a西太平洋副热带高压北缘的海面温度Sun.2005b与海冰相关的硅藻丰度,指示鄂霍次克海海冰量(Harada.2014);c北美洲中纬度30°N−50°N)的净降水量(降水量减去蒸发量)Routson.2019);d伊和沙日乌苏湖正构烷烃δ13C27−33值(本研究)

相关成果发表在Holocene上,Xie M , Sun Q , Dong H , et al. n -Alkanes and compound carbon isotope records from Lake Yiheshariwusu in the Hulun Buir sandy land, northeastern China[J]. The Holocene, 2020(4):095968362093296.