近8000年太湖沉積記錄的氣候變化與古里雅冰芯對(duì)比研究＊

鐘阿嬌，葉 青，蔡小敏，孔慶玉，吳高萱，吳思锜，吳永紅

（閩江學(xué)院 地理科學(xué)系，福建 福州 350108）

1 概述

長(zhǎng)江三角洲位于太平洋西邊緣海，同時(shí)位于亞歐大陸的最東端，受東亞季風(fēng)影響明顯。同時(shí)由于青藏高原夏季熱源冬季冷源的效應(yīng)，大大增加了東亞季風(fēng)強(qiáng)度。太湖是長(zhǎng)江下游重要的淡水湖，位于長(zhǎng)江三角洲南翼，通過(guò)對(duì)太湖沉積物特征的分析研究，可以很好地反演東亞季風(fēng)的發(fā)展變化旋回。印度洋季風(fēng)受青藏高原阻擋，其影響范圍主要在我國(guó)西南地區(qū)，而青藏高原西北地區(qū)是否受其影響仍未有報(bào)道，本文通過(guò)太湖沉積記錄的近8000年來(lái)環(huán)境變化與古里雅冰芯記錄對(duì)比研究，對(duì)該問(wèn)題展開(kāi)討論。

2 研究區(qū)概況

太湖位于長(zhǎng)江三角洲的南緣，北緯30°55'40"～31°32'58"東經(jīng) 119°52'32"～120°36'10"之間，是長(zhǎng)江中下游地區(qū)重要的淡水湖之一，其中水域面積超過(guò)2000km2，是維持長(zhǎng)江中下游區(qū)域生態(tài)氣候環(huán)境的重要載體。太湖平均水深不足2m，最深處約為2.6m，為我國(guó)典型的淺水型湖泊代表：具體水深分布而言，太湖的西部以及西南部的區(qū)域?yàn)榈颓鹆晟降貐^(qū)，而平原以及水體區(qū)域主要分布于太湖的東部。太湖地區(qū)年降水量為1100～1150mm，多年平均氣溫為 15～17℃。

3 樣品采集及實(shí)驗(yàn)手段

鉆孔（TH-004）采樣點(diǎn)位于北緯 31°25.362′，東經(jīng) 120°08.676′（如圖 1 所示），采樣柱總長(zhǎng)為 250cm；在0～60cm處，每2cm進(jìn)行等間距切割樣品，60～250cm處以1cm等間隔進(jìn)行采樣，共取得220個(gè)樣品。磁化率（MS）采用BartingtonMS2型磁化率儀進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品在低頻（0.47kHz）測(cè)定三次，取平均值作為測(cè)量值。色度 （SCR）參數(shù)采用Konica MinoltaCR-10型色差儀進(jìn)行測(cè)定。樣品粒度參數(shù)（GS）采用LS13320型激光粒度儀測(cè)試。

圖1 本研究孔沉積物采樣位置圖

沉積物磁化率曲線特征能夠表征過(guò)去環(huán)境的變化特征[1]；由于沉積物受水體運(yùn)輸影響，沉積物粒度能夠指示過(guò)去氣候條件下水動(dòng)力學(xué)變化特征，進(jìn)而可指示環(huán)境中水分特征，并能夠在一定程度上反映某一地區(qū)降水量變化特征[2]。此外，沉積物還受到了形成環(huán)境時(shí)的氧化-還原條件的影響，進(jìn)而在沉積物的色度上產(chǎn)生差異，因此選用色度指標(biāo)來(lái)反應(yīng)氣候變化指標(biāo)[3]。

本研究中所有樣品的年代測(cè)定由日本大學(xué)地球科學(xué)系完成。沉積物年齡的測(cè)試選擇40cm處及250cm樣品，測(cè)試的時(shí)間定位分別為1994AD、8065calyrBP。由于40cm處樣品的測(cè)試年代距離現(xiàn)代時(shí)間較勁，受到其他因素影響的可能性比較打，因此本論文選用250cm處的測(cè)年數(shù)據(jù)作為構(gòu)建基礎(chǔ)，采用線性回歸方法完成年代序列的確定[4,5]。

4 太湖沉積物反映的東亞季風(fēng)變化旋回

太湖流域近8000年來(lái)經(jīng)歷兩次明顯的氣候暖濕階段 （如圖2所示），分別在8000～7000calyrBP、2600calyrBP～1200aA.D.，表明近 8000年來(lái)東亞季風(fēng)經(jīng)歷兩次明顯加強(qiáng)階段，對(duì)長(zhǎng)江中下游幾個(gè)湖泊水位變化研究[6,7]也指示全新世期間有兩個(gè)高湖面階段，分別在 8000～7000calyrBP 與 3000～0calyrBP。 因此，可以判斷在太湖區(qū)域，第一個(gè)高湖面出現(xiàn)階段可能受到全新世氣候轉(zhuǎn)暖以及東亞地區(qū)東南季風(fēng)加強(qiáng)聯(lián)合作用下導(dǎo)致氣候變暖引起的，第二個(gè)高湖面出現(xiàn)階段可能發(fā)生在蒸發(fā)量減少以及持續(xù)性降雨的共同作用導(dǎo)致[8]。太湖沉積記錄中幾個(gè)較為明顯的寒冷氣候事件分別在 500、1900、3000、4400、5800、6200、6600、7400calyrBP。同時(shí)，在上述的時(shí)間段內(nèi)，磁化率、粒度及色度指標(biāo)中都有著明顯的指示。具體的年份信息已在論文[9,10]中作過(guò)詳細(xì)闡述，在此不再贅述。

圖2 TH-004鉆孔沉積物氣候代用指標(biāo)

5 太湖TH-004與古里雅冰芯對(duì)比分析

大部分中國(guó)區(qū)域氣候系統(tǒng)主要受到東亞季風(fēng)、印度洋季風(fēng)、以及西風(fēng)帶的不同相位的雙重影響，使在全新世時(shí)期中國(guó)區(qū)域氣候表現(xiàn)出不同的變化特征。在中國(guó)西北地區(qū)，尤其是干旱地區(qū)，降水的時(shí)空變異主要是受到西風(fēng)帶移動(dòng)的影響[11]，而來(lái)自東亞季風(fēng)的影響程度較輕。已有研究證實(shí)東南季風(fēng)在全新時(shí)期間，其影響范圍未曾達(dá)到新疆北部地區(qū)[12]。通過(guò)新疆博斯騰湖大湖區(qū)沉積地層孢粉記錄調(diào)查有明確的證據(jù)證實(shí)在晚冰期及早全新世 （16000～8000cal yr BP）時(shí)為干旱位相，而在8000～6000 cal yr BP期間，氣候仍然表現(xiàn)出相對(duì)干旱的趨勢(shì)，在此之后，6000～1500 cal yr BP則表現(xiàn)出濕潤(rùn)氣候條件[13]。新疆北部的烏倫古湖沉積指示9550～6730 cal yr BP為干旱氣候，期間9550～7740 cal yr BP溫度較高，7740～6730 cal yr BP溫度有所降低；6730 cal yr BP之后進(jìn)入濕潤(rùn)階段，最大濕度發(fā)生在4200和5600 cal yr BP，560 cal yr BP之后氣候干旱加劇，氣溫快速降低[12]。此變化特征與太湖TH-004研究結(jié)果有較大差異，可能是由于該區(qū)域與東部季風(fēng)區(qū)受制于不同氣候影響因素導(dǎo)致。但青藏高原西北緣，昆侖山西支的古里雅冰芯反映的全新世氣候變化特征與太湖沉積物研究結(jié)果有著非常好的對(duì)比性（如圖3所示）。對(duì)太湖沉積記錄8000～7000 cal yr BP、2600 cal yr BP～1200 a A.D.的兩個(gè)溫暖期，古里雅冰芯有很好的指示，同時(shí)，在上述的兩個(gè)時(shí)期階段內(nèi)，古里雅冰芯記錄中的氣候突變事件在也有很好的響應(yīng)。通過(guò)本研究的代用資料數(shù)據(jù)表明青藏高原西北緣可能受到印度洋季風(fēng)的影響，導(dǎo)致古里雅冰芯記錄反映的全新世氣候變化特征與太湖沉積物研究結(jié)果有著非常好的對(duì)比性。

圖3 TH-004磁化率與古里雅冰芯18O變化對(duì)比

在第四紀(jì)時(shí)期，全球行星風(fēng)帶共經(jīng)歷過(guò)四次較大幅度的南北緯向上的移動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致了四次較明顯的冰器，分別對(duì)應(yīng)著鄱陽(yáng)、大姑、廬山、大理等四次冰期：具體而言，即當(dāng)氣候趨冷時(shí)，行星風(fēng)帶向南移動(dòng)，而當(dāng)氣候轉(zhuǎn)暖時(shí)，行星風(fēng)帶向北移動(dòng)[14]。全新世是第四紀(jì)時(shí)期氣候比較溫暖濕潤(rùn)的時(shí)期，其中熱帶輻合帶向北移動(dòng)，印度洋季風(fēng)強(qiáng)度增加，促使印度季風(fēng)向北影響范圍擴(kuò)展，但印度季風(fēng)在北上的過(guò)程中，受到青藏高原的阻擋，迫使其沿青藏高原西緣向北推進(jìn)，直抵青藏高原西北部，從而將大量水汽輸送到昆侖山高海拔區(qū)域，為古里雅冰蓋帶來(lái)降水，使得古里雅冰芯記錄能夠指示印度洋季風(fēng)的強(qiáng)弱變化。同時(shí)，隨著熱帶輻合帶北移，東亞季風(fēng)加強(qiáng)，這一變化被太湖沉積很好記錄，從而使得古里雅冰芯δ18O變化曲線與太湖沉積記錄表現(xiàn)出相似的變化特征。

6 結(jié)語(yǔ)

太湖TH-004鉆孔沉積記錄的近8000年來(lái)區(qū)域氣候有兩次暖濕階段分別在8000～7000 cal yr BP、2600 cal yr BP ～1200 a A.D.， 指示東亞季風(fēng)兩次明顯的加強(qiáng)，該變化特征與昆侖山古里雅冰芯有非常好的對(duì)比性，本文認(rèn)為這可能是由于青藏高原西北部氣候可能受到印度洋季風(fēng)強(qiáng)弱變化影響。由于東亞季風(fēng)與印度洋季風(fēng)的強(qiáng)弱旋回同時(shí)受到熱帶輻合帶南北移動(dòng)的控制，當(dāng)熱帶輻合帶北移，東亞季風(fēng)與印度洋季風(fēng)加強(qiáng)，印度洋季風(fēng)影響范圍向北擴(kuò)張，為青藏高原西北部古里雅冰蓋帶來(lái)大量水汽，導(dǎo)致古里雅冰芯與太湖TH-004鉆孔沉積記錄表現(xiàn)出相似的變化特征。