论文部分内容阅读
青藏高原东北部受亚洲夏季风(Asian Summer Monsoon,ASM)、中纬度西风环流、青藏高原的高山地形作用及西伯利亚反气旋控制,其水汽来源和大气环流变化密切相关。尽管青藏高原东北部ASM和西风环流强度变化已经取得了一定的研究成果,但仍然缺乏长时间尺度的高分辨率气候记录,尤其是高山湖泊记录。末次盛冰期(Last Glacial Maximum,LGM)和末次冰消期既是理解气候环境如何从盛冰期向现代间冰期转换的关键时间,也是理解ASM和西风环流如何响应全球气候变化的重要阶段。论文选择位于祁连山腹地的高山封闭湖泊哈拉湖,在流域现代过程研究的基础上,获得不同水深的短钻岩芯和深水区长钻岩芯;分别采用210Pb和AMS-14C测年,通过评估14C年代的“碳库效应”建立了长钻岩芯的年代序列;采用连续的、高分辨率的XRF元素、粒度、碳酸盐含量、TOC、?18Ocarb、?13Ccrab、C/N比及?13Corg多指标研究,并结合现代沉积物的指标意义,恢复了21.5 ka以来哈拉湖补给水源、湖泊水位变化及ASM和西风环流的演化历史;并且通过青藏高原东北部不同海拔湖泊沉积物记录的区域对比,进一步理解该区域的气候环境变化。哈拉湖沉积物的?13Corg和<19μm粒级含量反映了湖泊水位的变化。碳酸盐含量和?18Ocarb分别指示了夏季降水量变化和冰川(雪)融水与夏季降水补给量的比例,温度的升高或夏季降水量的增加均指示了ASM的增强。碳酸盐含量和?18Ocarb的变化与大西洋经向翻转环流(AMOC)强弱变化高度相似,表明AMOC对哈拉湖流域气候变化的影响比热带辐合带(ITCZ)和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)强,LGM以来的哈拉湖流域内气候变化是以西风环流为主导的。LGM以来哈拉湖流域的气候环境变化如下:(1)LGM期间(21.519.4 ka),冷干的气候变化以西风环流为主导,湖泊以冰川(雪)融水补给为主,处于低水位且波动明显;(2)冰消期(19.411.6 ka)气候环境波动显著,记录到北半球主要的气候事件。ASM于19.417.9 ka期间到达哈拉湖流域,气候暖湿,湖泊以夏季降水补给为主,湖泊水位上升;寒冷的H1事件(16.415.3 ka)和YD事件(12.811.6)期间,西风环流增强,冬季降雪增加,且H1事件期间的冬季降雪更多,气候分别为冷湿和冷干,湖泊以冰川(雪)融水补给为主,湖泊水位降低;B/A暖期期间(15.312.8 ka),冰川(雪)融水显著增加,但夏季降水量并未表现出增强的趋势,ASM和西风环流在B/A暖期可能均较弱,气候暖干,大量的冰川(雪)融水使湖泊水位快速上升,形成深水静水环境;(3)全新世初期(11.6 ka),ASM到达哈拉湖流域并逐渐增强,但早全新世期间(11.69.3 ka)湖泊仍然以冰川(雪)融水补给为主,使湖泊水位快速上升并接近现代湖泊水位。在早中全新世期间(9.36.0 ka),ASM达到最强,为全新世适宜期,气候暖湿,湖泊以夏季降水补给为主。在中晚全新世期间(6.02.0 ka),ASM逐渐减弱,降水量显著减少,但湖泊仍然以夏季降水补给为主,气候偏暖湿。在晚全新世期间(2.0 ka以后),西风环流增强,冬季降雪增加,气候冷湿,湖泊以冰川(雪)融水补给为主。全新世期间哈拉湖维持稳定的高水位,因此推断尽管湖泊补给类型发生变化,但入湖水量和受控于温度的蒸发量总体上达到平衡状态。区域对比揭示,青藏高原东北部的高山湖泊和高原以北的湖泊比高原低海拔湖泊受到西风环流影响更为显著,因此区域不同湖泊记录的LGM以来降水量变化的差异应归因于局地大气环流的影响。