中亞干旱區(qū)五萬年以來氣候變化綜述

黃昌慶，冉 敏，楊 建

（ 1．銅仁學(xué)院 法律與政史系，貴州 銅仁 554300；2．新疆大學(xué) 綠洲生態(tài)教育部重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046；3．銅仁學(xué)院 科研處，貴州 銅仁 554300 ）

器測資料表明，哈薩克斯坦東部地區(qū)以冬季降水為主，而新疆東部和蒙古西部以夏季降水為主[1]。然而，新疆西北部（伊犁河谷地區(qū)）卻沒有明顯的雨季，意味著中亞干旱區(qū)（包括哈薩克斯坦東部、新疆西部和吉爾吉斯斯坦東北部）是以夏季降水為主的季風(fēng)氣候系統(tǒng)和以冬季降水為主的西風(fēng)氣候系統(tǒng)的過渡地帶。因此，理解中亞干旱區(qū)的生物氣候變化歷史，對于全面了解大西洋調(diào)控的西風(fēng)氣候系統(tǒng)和太平洋調(diào)控的東亞型季風(fēng)氣候系統(tǒng)之間的相互作用歷史具有重要的科學(xué)意義。

1．中亞古氣候研究進展

近十幾年來，科學(xué)家對中亞干旱區(qū)及周邊地區(qū)的古氣候展開了一系列的研究。用大氣-海洋環(huán)流耦合模式分析亞歐大陸晚第四紀黃土-古土壤序列的時空變化時發(fā)現(xiàn)：黃土主要形成于冰期，土壤主要形成于間冰期[2]。對則克臺黃土-古土壤的粒度研究發(fā)現(xiàn)：形成該地區(qū)黃土的粉塵主要來自于中亞荒漠[3]。

在晚更新世期間，包括哈薩克斯坦東部、新疆西部和吉爾吉斯斯坦東北部在內(nèi)的中亞干旱區(qū)經(jīng)歷了兩次主要的冰川作用，MIS3階段氣候溫暖，期間的氣候波動了四次[4]。對吉爾吉斯Pamir和天山冰川的研究顯示：冰進的主要控制因素是水汽的供給，降水的變化比溫度的變化對冰進退的控制更重要，并沒有證據(jù)顯示主要冰進發(fā)生在MIS2，表明冰期整個中亞地區(qū)水分傳輸有限[5]。

在中亞干旱區(qū)東北、蒙古西部 Uvs Nur湖和Bayan Nur湖的階地研究顯示：冰期西風(fēng)更為強盛，在末次冰盛期之前，湖水面高，末次冰盛期中后期，湖水面低，14～10 kyr BP期間，湖水面高，此后湖水面緩慢下降；早全新世植被茂盛，意味著氣候濕潤，5 kyr BP以后，氣候向干旱化轉(zhuǎn)變[6]。但是HotonNur湖的孢粉和硅藻記錄卻表現(xiàn)為10 kyr BP左右北方針葉林取代開闊植被，湖泊生產(chǎn)力增加[7]。相似地，在中亞干旱區(qū)東部（新疆）博斯騰湖的地質(zhì)記錄顯示：16～8 kyr BP，氣候干旱，8 kyr BP后變濕潤。[8]最新又有來自伊犁河谷連續(xù)湖相沉積物重建的過去15 kyr BP有效濕度的證據(jù)。該記錄顯示：15～12.9 kyr BP，氣候相對曖濕但是有一些波動；12.9～11.6 kyr BP為新仙女木事件，氣候冷干；接著，有效濕度迅速增加，早全新世10.6～7.6 kyr BP是最濕潤的時期，當時發(fā)育溫帶草原植被；此后氣候在波動中轉(zhuǎn)為干旱[9]。

Natalia Rudaya總結(jié)了中亞氣候演化歷史，認為阿爾泰山是 T形氣候分界線，其北方的西伯利亞、東面的東亞季風(fēng)區(qū)和西面的哈薩克斯坦西風(fēng)區(qū)，在全新世有不同的植被和氣候史。西面早全新世比現(xiàn)代更干旱，晚全新世更為濕潤；東面的東亞季風(fēng)區(qū)早中全新世濕潤，晚全新世干旱。但是陳發(fā)虎對 11個湖泊記錄綜合分析顯示：由于北大西洋表層溫度在早全新世較低，西風(fēng)帶影響的中亞干旱區(qū)早全新世仍然干旱，早中全新世濕潤一些，晚全新世溫和濕潤；東亞季風(fēng)影響區(qū)早全新世濕潤，晚全新世干旱[10]。

最近，黃昌慶在中亞干旱區(qū)獲得黃土-古土壤序列的孢粉記錄顯示：末次盛冰期氣候干旱，全新世氣候濕潤[11]?？傮w而言，地質(zhì)記錄顯示的環(huán)境演化歷史不一致，沒有清晰地反應(yīng)出氣候變化的歷史，為此本文對這些地質(zhì)記錄進行綜合對比。

2．中亞古氣候記錄綜合對比

在這些研究成果中有不少關(guān)于干旱、濕潤程度變化的古氣候記錄，選取具有較長時間記錄（至少8 kyr）的研究和記錄綜合到圖1和圖2進行對比分析。

圖1 中亞干旱、濕潤對比綜合研究點位置圖

圖2 中亞古氣候記錄干旱濕潤綜合對比圖（各記錄的地理位置見圖1）

圖2中深黑色部分表示該時段氣候相對其它時段更濕潤一些，淺白色部分表示該時段氣候相對其它時段更干旱一些，灰色部分表示該時段氣候在濕潤和干旱之間波動、氣候不是顯著濕潤或者干旱。從圖中綜合對比可以發(fā)現(xiàn)，在42～30 kyr BP期間，氣候一致表現(xiàn)為比較濕潤；在28～13 kyr BP期間，氣候基本表現(xiàn)為比較干旱；在12～5 kyr BP期間，多數(shù)研究顯示氣候比較濕潤，少數(shù)研究顯示氣候比較干旱。出現(xiàn)分歧較大的是在5kyr BP以來的期間，一部分研究顯示氣候濕潤，一部分研究顯示氣候干旱，還有一部分研究顯示氣候不是特別干旱或者濕潤。

3．中亞環(huán)境演化機制淺析

從全球視角出發(fā)，太陽輻射強度的變化及其導(dǎo)致的氣溫變化是決定自然環(huán)境的重要因素。中亞干旱區(qū)受到兩個主要的全球性氣候系統(tǒng)（西風(fēng)帶、西伯利亞－蒙古高壓）的影響。中亞沙漠的降水主要由西風(fēng)帶氣旋環(huán)流帶來，水汽來源主要是由西風(fēng)帶從大西洋、地中海、里海帶來，北冰洋的水汽也能到達中亞，但為數(shù)很少[5]。由于青藏高原、興都庫什山等的重重阻擋，不僅西南季風(fēng)難以到達中亞，而且印度洋的水汽也很難到達中亞。

中亞干旱區(qū)古氣候變化在萬年尺度上主要與地球軌道要素變化引起北半球太陽輻射變化，導(dǎo)致冰期間冰期變化，生物氣候帶出現(xiàn)南北遷移，主控氣候的大氣環(huán)流形勢相應(yīng)發(fā)生改變有關(guān)。溫暖的間冰期例如MIS3時期，北半球夏季太陽輻射量較高，氣溫也較高，當全球氣溫上升時，中緯度地區(qū)往往氣溫上升更劇烈，各種天氣如氣旋活動更頻繁、更強烈，帶到中亞地區(qū)的水汽和降水也更多，古土壤主要形成于間冰期。寒冷的冰期例如MIS2時期，北半球夏季太陽輻射量較低，氣溫也低，當全球氣溫下降時，中緯度地區(qū)往往氣溫下降更劇烈，氣旋活動減少，帶到中亞地區(qū)的水汽和降水也減少，冰期主要形成黃土。末次冰盛期，斯堪的納維亞冰蓋擴展，形成阻塞高壓，減少了亞洲內(nèi)部水汽的輸送，降低了夏季溫度。末次冰消期及早全新世，北半球夏季太陽輻射量較高，斯堪的納維亞冰蓋不斷消減，西風(fēng)帶不斷加強并且北移，中亞地區(qū)氣候再次轉(zhuǎn)為溫暖濕潤。

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