探風(fēng)云 展今朝

劉玉杰

中國東部季風(fēng)區(qū)是東亞受全球變化影響最敏感的區(qū)域之一，也是我國主要的經(jīng)濟、文化發(fā)展區(qū)，其未來氣候環(huán)境變化與相關(guān)區(qū)域經(jīng)濟、文化、工農(nóng)業(yè)發(fā)展密切相關(guān)，而認(rèn)識過去氣候環(huán)境變化的特征和機制是理解現(xiàn)在及未來環(huán)境變化的關(guān)鍵。近年來，“未來地球計劃”（Future?Earth）整合了先前的幾大全球變化研究計劃，但過去全球變化（PAGES）依然被列為核心計劃之一，其重要性表現(xiàn)在，氣候環(huán)境高頻變化疊加在低頻變化之上，倘若缺乏對長尺度氣候環(huán)境演變的認(rèn)識，就會難以把握氣候變化的全貌，對氣候事件及區(qū)域響應(yīng)機制的理解也會受到限制。其中，全新世氣候環(huán)境變化研究已成為全球變化研究的熱點之一，其重要性不僅在于人類活動在這個時段內(nèi)對地球系統(tǒng)的影響日漸顯著，還在于這個時段經(jīng)歷了已被廣泛證明的若干次特征明顯的氣候事件，并對社會發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

只有對百年、十年甚至更短時間尺度高分辨率氣候環(huán)境變化信息和多年代際尺度波動進行深入了解，才有可能使氣候變率及其可預(yù)測性與過去全球變化研究緊密結(jié)合，進而有助于建立可靠的、科學(xué)的氣候模型，同時更好地理解和剖析環(huán)境變化的自然驅(qū)動機理與人類活動影響。

湖泊沉積因具有沉積連續(xù)性好、儲存信息量大和時間分辨率高等優(yōu)勢，成為當(dāng)前過去全球變化研究的重要領(lǐng)域之一。安徽師范大學(xué)教授吳立領(lǐng)銜的課題組正是耕耘在這一領(lǐng)域的團隊，他們在位于長江下游的巢湖畔扎下了科研的營寨，讓遠(yuǎn)古的風(fēng)云變化重現(xiàn)于今天，服務(wù)于今天并啟示未來。

探秘巢湖

巢湖，曾稱南巢、居巢，俗稱焦湖，是位于長江下游的中國五大淡水湖之一。作為地處中國東部北亞熱帶和暖溫帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)過渡地帶的半封閉湖泊，巢湖湖泊沉積連續(xù)且記錄了區(qū)域環(huán)境演化信息。巢湖早中全新世受人類活動影響較小，由此蘊含了豐富的氣候、生態(tài)和環(huán)境檔案信息，對于湖泊沉積研究工作者來說，這里是他們理想的研究對象。

吳立課題組的研究就是針對巢湖地區(qū)展開的。從2015年開始，他們在前人研究較少且存在較多問題的巢湖早中全新世氣候事件及其區(qū)域響應(yīng)機制上下功夫。據(jù)吳立介紹，當(dāng)時學(xué)界對我國東部季風(fēng)區(qū)湖泊沉積環(huán)境記錄的高分辨率研究點還有明顯不足，對巢湖地區(qū)早中全新世氣候事件及其對全球變化區(qū)域響應(yīng)機制的湖泊沉積記錄研究更少，同時與其他熱點地區(qū)高分辨率沉積記錄對比不夠，且分布上不均勻，研究點集中于太湖平原和江漢平原，環(huán)境代用指標(biāo)應(yīng)用分析方面也有不確定之處，特別是從早中全新世這個時間范圍來看，尤其對不同環(huán)境代用指標(biāo)之間（如碳、氮地球化學(xué)指標(biāo)與孢粉、粒度、磁化率等）的差異、聯(lián)系及其氣候環(huán)境意義等問題并沒有深入研究。

為了更好地研究東部季風(fēng)區(qū)全新世氣候環(huán)境與古生態(tài)變化規(guī)律，發(fā)掘地域優(yōu)勢，繼續(xù)開展對長江下游典型湖泊（如巢湖）早中全新世氣候事件與環(huán)境信息的提取和對比是非常必要的。在此基礎(chǔ)上開展不同氣候區(qū)高分辨率環(huán)境演化記錄的對比研究，揭示全球變化的區(qū)域響應(yīng)差異依然是湖泊沉積研究的重要方向。

“為全球變化科學(xué)中有關(guān)區(qū)域響應(yīng)研究提供基本信息，為預(yù)測未來環(huán)境變化提供歷史相似模型，也為巢湖生態(tài)環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。”這是課題組開展這一研究的初衷與目標(biāo)。

一樹百獲

3年時間里，課題組以巢湖湖泊沉積為主要研究材料，利用AMS14C等測年方法建立高精度年代框架;通過對巢湖西岸BZK1孔和湖心CH-1孔湖泊沉積巖芯的粒度、磁化率、磁組構(gòu)、孢粉、炭屑及元素地球化學(xué)等的高分辨率多指標(biāo)耦合記錄的綜合研究，重建了巢湖流域末次冰消期至全新世時期的氣候環(huán)境演變序列，辨識并重點探討了主要氣候事件的年代、變化過程、環(huán)境特征及其區(qū)域性特點。

經(jīng)過一系列研究分析，課題組逐步揭開了這一地區(qū)遠(yuǎn)古時期的氣候秘密。

據(jù)吳立介紹，全新世早期，氣候由寒冷干旱向溫暖濕潤過渡，但仍較為干旱，炭屑濃度也相對略高，火活動比較頻繁，地方性和區(qū)域性火時有發(fā)生。全新世中期是最溫暖濕潤的適宜期，炭屑濃度出現(xiàn)全新世以來的低值，火活動微弱，但在文化興盛時期炭屑濃度出現(xiàn)峰值，則歸因于人類活動的影響。全新世晚期，在氣候趨于涼干的環(huán)境背景下，人類活動的增強更加劇了火活動的頻率和強度，炭屑濃度大幅增加。近200年炭屑濃度的降低可能與湖區(qū)附近已沒有足夠生物量引起火災(zāi)有關(guān)。

隨后，課題組將巢湖早中全新世主要氣候事件的年代、變化過程與環(huán)境特征，與其他高分辨率沉積記錄、環(huán)境考古和模擬等研究結(jié)果進行對比分析，如鄰近區(qū)域葫蘆洞石筍、低緯度的董哥洞石筍和天才湖孢粉、中緯度的海原剖面和硝溝剖面孢粉，以及格陵蘭冰芯等，結(jié)果表明，巢湖湖泊沉積清晰記錄了BA暖期、YD事件及全新世早期發(fā)生在10.7-10.5?cal.?ka?BP和8.2-7.7?cal.?ka?BP的氣候干冷事件，中國東部湖泊沉積記錄的氣候變化對全球變化有著積極的響應(yīng)。

可以說，這一成果為我國東部季風(fēng)區(qū)全球變化區(qū)域響應(yīng)的湖泊沉積記錄研究、氣候趨勢預(yù)測及巢湖生態(tài)環(huán)境的保護、改善與可持續(xù)發(fā)展等均提供了科學(xué)依據(jù)。

弦歌不輟

基于這一研究成果，3年中，課題組在《第四紀(jì)科學(xué)評論》（Quaternary?Science?Reviews）、《第四紀(jì)研究》（Quaternary?Research）、《地理科學(xué)》、《亞洲地球科學(xué)雜志》（Journal?of?Asian?Earth?Sciences）、《考古科學(xué)雜志：報告》（Journal?of?Archaeological?Science：?Reports）、《地層學(xué)雜志》等國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文17篇，其中，《科學(xué)引文索引》（SCI）收錄論文5篇、《社會科學(xué)引文索引》（SSCI）收錄論文1篇、《工程索引》（EI）收錄論文4篇、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫（CSCD）收錄論文4篇、《中文社會科學(xué)引文索引》（CSSCI）收錄論文3篇、北大中文核心期刊5篇。

此外，2018年，課題組與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社合作，出版與課題相關(guān)的教材《巢湖北山地質(zhì)考察與區(qū)域地質(zhì)旅游教程（第2版）》。同時，課題組成員在中國自然資源學(xué)會2016年學(xué)術(shù)年會、中國地理學(xué)會第十六次全國青年地理工作者學(xué)術(shù)研討會、第六屆全國沉積學(xué)大會、第四屆中國第四紀(jì)冰川與環(huán)境變化研討會、第33屆國際地理大會（IGC?2016）、2017年全國自然地理學(xué)大會、風(fēng)成沉積研究進展國際學(xué)術(shù)研討會、中國地理學(xué)會湖泊與濕地分會成立大會暨2015年學(xué)術(shù)年會、2015年災(zāi)害區(qū)域脆弱性與風(fēng)險管理學(xué)術(shù)研討會、2015年中國地理編輯出版年會等國際國內(nèi)學(xué)術(shù)會議，作口頭報告或者展板報告交流。

互聯(lián)網(wǎng)上常有人問：科學(xué)家對古氣候進行研究究竟有何意義？其實，古氣候研究在地理學(xué)和氣象學(xué)上，對于了解氣候變遷、現(xiàn)代氣候的形成、自然地理環(huán)境的演變都有重要的作用;在地質(zhì)學(xué)上，對于地層劃分和對比、地殼演化研究以及礦產(chǎn)資源成因和探測具有指導(dǎo)意義。

可以說，研究過去的氣候變化能夠讓人類更好地了解地球的氣候敏感性，了解地球生存的環(huán)境及未來的變化。

從遙遠(yuǎn)時代沉積下來的一粒土里，還原一萬多年前的氣象萬千，這就是科學(xué)的魅力，也是吳立課題組過去、現(xiàn)在，以及未來堅持在這一領(lǐng)域的不竭動力。

（責(zé)編：李白薇）