記錄千年尺度氣候變化載體研究進展

王 鑫

(上海師范大學 環(huán)境與地理科學學院，上海 200234)

1 引言

本文旨在梳理相關學科領域的研究現(xiàn)狀及動態(tài)，理清研究現(xiàn)狀進展與困境，為后續(xù)的研究提供參考[1]。目前，氣候變化已成為當今社會最重要的環(huán)境問題，全球氣候變化對經(jīng)濟、社會和環(huán)境的重要影響已經(jīng)成為了當前人類關注的焦點問題之一。近年來，世界各國氣候災害頻發(fā)，造成了巨大經(jīng)濟損失，甚至對人類的生命安全構(gòu)成威脅。因此，對于氣候變化機理的掌握并作出相應的預測在這種背景形勢下則顯得尤為重要。在地理學上，一個很重要的方法就是“以古論今”，把握過去氣候變化的機理是學者們對當今氣候變化的理解以及對未來氣候變化預測的先決條件。黃土與深海沉積以及極地冰芯被稱之為記錄全球氣候變化的三大最佳信息庫，是一種記錄第四紀氣候波動歷史十分理想的載體，是重建古環(huán)境、恢復古氣候的理想材料[2]。除此之外，還有石筍、湖相沉積物、珊瑚以及樹木年輪等作為記錄過去氣候信息的載體。末次冰期作為最近的一次冰期，其時段內(nèi)發(fā)生了一系列區(qū)域性和全球性的快速的氣候變化事件，在這些氣候變化事件中最為強烈的就是Heinrich事件(H事件)和Dansgaard-Oeschger旋回(D/O事件)以及Younger Dryas事件，這成為了學者們的研究熱點之一。因此，對千年尺度全球變化的相關研究進行梳理，準確氣候變化的機理并預測未來變化，在當前的背景下具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

2 石筍對千年尺度全球變化的記錄

石筍作為一種較新的研究材料，已經(jīng)由來已久，而近年來，由于其具有分辨率髙、年代跨度長等優(yōu)點，而且分布范圍廣泛，已經(jīng)逐漸成為了古氣候研究中最重要的地質(zhì)載體之一[3]。石筍氧同位素是一個被廣泛使用的古氣候代用指標，作為一個重要的古氣候研究載體，其序列具有較髙定年精度和重建性兩大優(yōu)勢，并且無論是軌道尺度的氣候突變事件還是全球氣候變化上都表現(xiàn)出了很強的一致性[4]。

譚明指出多數(shù)石筍氧同位素序列與海平面氣壓差指數(shù)或海陸溫差指數(shù)關系良好，認為當海平面氣壓差大時，即東亞季風強時，中國季風區(qū)石筍氧同位素輕，反之則相反[5]。汪永進，吳江瀅等根據(jù)南京某地一石筍的氧同位素測試，發(fā)現(xiàn)石筍的高分辨率氣候記錄與GRIP冰芯記錄有良好的對比關系，明確指出兩者在時間標尺上存在2000年左右的明顯差異[6]。何璐瑤，胡超涌等利用湖北清江和尚洞的兩支具有精準年代的年層石筍，發(fā)現(xiàn)近100年來和尚洞石筍氧同位素與西太平洋副熱帶高壓指數(shù)(WPSH)以及相對應的太平洋年代際振蕩指數(shù)(PDO)有良好的相關性[7]。張銀環(huán)，楊琰根據(jù)豫西老母洞LM2石筍建立氧同位素的記錄序列，驗證了亞洲季風區(qū)氧同位素波動與季風強弱的關系，并指出亞洲季風區(qū)的變化與高緯極地地區(qū)的溫度變化具有相關性[8]。

3 黃土對千年尺度全球變化的記錄

黃土是指以風力搬運堆積、未經(jīng)次生擾動、無層理、富含碳酸鹽并具有大孔隙的黃色粉砂質(zhì)土狀沉積物[9]。黃土在中緯度地區(qū)的中國中亞、東歐、北美分布廣泛，但以中國的黃土年齡最悠久、沉積最完整、發(fā)育最典型、厚度也最大[10]。中國黃土高原的第四紀黃土-古土壤序列與其它風成紅粘土序列一起組成了實際堆積厚度在200～300 m不等的晚新生代風塵沉積序列，它以較高分辨率記錄著全球古氣候信息和東亞季風變化的的信息[11]。

鹿化煜，李力等對黃土高原北部榆林鎮(zhèn)北臺砂黃土剖面和洛川下黑木黃土剖面進行研究，證明了末次冰期中國黃土記錄的古氣候與北大西洋地區(qū)巖芯及冰芯記錄的千年尺度的古氣候變化具有遙相關性[12]。郭正堂，劉東升利用洛川、宜川及渭南黃土剖面古風化強度，證實了前人認為的H事件在東亞季風區(qū)有印跡的說法[13]。葉瑋，董光榮等選取位于伊犁盆地東部的則克臺黃土剖面，利用實驗證明了北大西洋冰筏事件在地處西北控制的新疆黃土底層中也有良好的顯示，認為末次冰期氣候的不穩(wěn)定性可能具有全球意義[14]。

4 湖相沉積物對千年尺度全球變化的記錄

湖相沉積中蘊含了豐富的古氣候與古環(huán)境信息，是記載千年尺度全球變化的重要載體。明慶忠，蘇懷等根據(jù)分析發(fā)現(xiàn)云南小中甸盆地在最近40KA以來經(jīng)歷了5次湖泊收縮事件，發(fā)現(xiàn)這5次湖泊收縮事件與Heinrich時間有良好的可比性[15]。胡小猛，王杜濤等利用跨越了末次冰期時期的千伏村剖面的湖相沉積，根據(jù)所得的系列沉積參數(shù)指標發(fā)現(xiàn)北大西洋地區(qū)所發(fā)生的H事件和D/O事件在該剖面都有記錄，進一步論證了東亞中緯度地區(qū)末次冰期的氣候波動與北大西洋地區(qū)有關聯(lián)[16]。

5 其它載體對千年尺度全球變化的記錄

冰芯以其分辨率高、記錄時間長、信息量大和保真度高等特點，而成為過去全球變化研究的重要方法之一。冰芯不但記錄著過去氣候環(huán)境各種參數(shù)，如氣溫、降水、大氣化學與大氣環(huán)流等的變化，而且也記錄著影響氣候環(huán)境變化的各種因子[17]。Grootes等將GISP2和GRIP格陵蘭冰芯的氧同位素記錄比較，根據(jù)GRIP堆芯的傾斜分層深度與預測的分流保護吻合，指出GRIP記錄在氣候上的解釋比GISP2記錄要深[18]。

6 結(jié)語

目前，隨著極端天氣事件頻發(fā)、全球變暖等現(xiàn)象日益明顯，氣候變化已開始對許多國家?guī)韲澜奶魬?zhàn)，冰芯、深海沉積物、黃土、石筍、湖相沉積物、珊瑚以及樹木年輪等都是記錄過去氣候的良好載體，能夠讓學者從中提取過去全球變化的信息，以此來掌握當今氣候變化的機理以及預測未來氣候變化趨勢。但是由于對千年尺度全球變化的研究起步晚、時間跨度大，仍需要后人為此做出更為充分地努力。