南海北部陆架沉积物记录的全新世气候变化与人类活动
发布时间：2020-08-08 09:51
【摘要】：东亚夏季风作为亚洲气候系统中重要组成部分,控制着东亚地区水文和生态环境的变化。东亚夏季风降水的异常变化对该地区的国民经济和社会生产活动产生重要的影响。尤其是在全球变暖的背景下,东亚夏季风降水会发生什么样的变化?这是我们学术界和普通大众都非常关注的问题。而对过去气候变化特征和演化规律的认识是科学地预测未来气候变化的一种有效途径。全新世是与我们关系最为密切的一个时期,对全新世期间不同时间尺度上东亚夏季风的变化及其驱动机制的研究有助于我们进一步理解当前的气候变化规律以及预测未来气候的演变趋势。最近几十年,在我国东部季风区利用各种地质载体(包括黄土 古土壤、海洋沉积、湖泊沉积、泥炭沉积和洞穴堆积等)的多种古气候代用指标开展了大量全新世以来东亚夏季风演变历史的探究。然而,目前已开展的研究工作主要集中于我国华北地区,而华南地区开展的研究相对较少,尤其高分辨率的研究非常少见。这可能在一定程度上限制了我们对东亚夏季风的深入理解。同时,东亚夏季风不同时间尺度上时空变化特征和气候变化的驱动机制仍未形成统一认识,已有的研究结果也尚存诸多冲突和争议。在轨道时间尺度上,一些研究者认为东亚夏季风在整个全新世期间表现为广泛的同步变化,而另一些研究者却指出东亚夏季风的变化存在空间上的差异。在百年时间尺度上,可能由于高分辨率记录(尤其是华南地区)相对缺乏,目前尚未见到百年尺度的东亚夏季风的空间变化特征的相关报道。近2000年以来,东亚季风区各种地质记录的研究结果显示,东亚夏季风总体上呈现逐渐减弱的变化趋势。然而,也有个别研究认为东亚夏季风整体上表现为增强变化。考虑到近2000年以来人类活动影响的日益增强,很有可能是人类活动影响了地质记录,导致地质载体的古气候代用指标不能真实地反映自然的气候变化。本论文拟选取南海北部近海大陆架泥质区作为研究对象,利用~(210)Pb和AMS~(14)C两种不同测年方法首次确定研究区碳酸盐的海洋碳库年龄,进而基于YJ Core岩芯不同深度层位的18个完整贝壳的~(14)C年龄建立起可靠的年龄框架。选取岩芯沉积物中Al、Ti和Fe的含量指示陆源输入的变化,δ~(13)C_(org)和TOC含量作为河流输入量的指标,CIA和Al/K比值指示化学风化强度变化,开展高分辨率的多种古气候代用指标的综合对比分析,进而探讨全新世东亚夏季风的演变历史。在7500 2000 cal yr BP期间,YJ Core岩芯沉积物中多种古气候代用指标都显示,东亚夏季风整体上呈现减弱的变化趋势,这与东亚季风区其他地质载体高分辨率的研究结果一致,说明在轨道尺度上,东亚夏季风总体上呈现同步的减弱变化。这种轨道尺度上东亚夏季风的同步变化主要是受太阳辐射变化的驱动,同时ITCZ位置移动和ENSO活动也对东亚夏季风的变化具有调控作用。我们在东亚季风区选取了4个不同区域的高分辨东亚夏季风记录与YJ Core岩芯数据同时进行标准化处理,剔除长期变化趋势,获得百年尺度的变化信息,然后进行对比分析。结果发现,这些东亚夏季风记录都很好地记录了6次弱季风事件,表明在百年时间尺度上,东亚夏季风呈现出空间上的同步变化。此外,东亚季风区的6次弱季风事件刚好与减弱的太阳活动吻合,可能说明百年尺度上东亚夏季风的变化主要受到太阳活动的影响。为了进一步确定东亚夏季风与太阳活动之间的关系,我们对YJ Core岩芯沉积物中陆源输入指标和化学风化指标以及太阳活动指标TSI进行时间序列的功率谱分析和交叉谱分析,结果发现存在数个显著的百年太阳活动周期。这些对比分析表明,在百年时间尺度上,太阳活动变化驱动着东亚夏季风空间上的同步变化。近2000年以来,东亚季风区各种地质记录的研究结果显示,东亚夏季风总体上呈现逐渐减弱的变化趋势,而YJ Core岩芯沉积物中化学风化强度、河流输入以及陆源输入都表现为增加的变化趋势。可能说明气候要素(温度和降水)已经不能单独解释过去2000年YJ Core岩芯沉积物中化学风化、河流输入和陆源输入的变化。近2000年以来YJ Core岩芯沉积物中重金属Cu和Pb的含量显著增加,这很可能与金属矿产的开采和冶炼活动相关,反映日益增强的人类活动。而且,岩芯沉积物中低频磁化率χ_(lf)和频率磁化率χ_(fd)值的增长变化也可能是人类活动所致。此外,YJ Core岩芯沉积物中这些指标的增长变化与广东省人口的增加变化趋势一致,进一步说明,近2000年以来人类活动已经成为地表环境改造的核心力量。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P532;P534.632
【图文】：
图 2.1 珠江流域地形图Fig. 2.1 The topography of Pearl River basin2.1.2 区域气候与水文珠江流域地处亚热带季风气候区，北回归线横贯流域的中部，气候温和，年平均温度在 14~22°C 之间，且年际变化较小。流域降水主要为锋面雨（4 月至 7月）和台风雨（7 月至 9 月），年平均降水量 1200 2200 mm。流域内降水存在区域差异，降雨量由东向西逐渐减少；流域内降水也受地形的影响，一般而言，山地降水相对较多，而平原河谷降水相对较少，降水高值区多分布在较大山脉的迎风坡。流域内降水的季节性差异大，降水主要集中在雨季（4 月至 9 月），占全年降水量 80%以上(赵焕庭, 1990)。年平均蒸发量为 900 ~ 1600 mm(雷亚平,2004)。珠江流域内灾害性气候危害严重，湿季降水过于集中，降水强度大，河谷和平原地区容易形成洪涝灾害，山地则容易引发水土流失；干季降水明显偏少，
南海北部陆架沉积物记录的全新世气候变化与人类活动为 839 cm 的无扰动岩芯。所有岩芯运回实验室在 4°C 的冷库保存。在实验室中使用自制的切割机沿着样管中心部分切开，并对切割开的样芯进行初步的描述和记录岩性特征。详细的分样流程如下：（1）按照 1cm 的间隔分样，装入样品袋中；（2）挑取贝壳，将贝壳装入干净的样品袋中冷藏，以备14C 年代测试；（3）将切分好的样品置于冷冻干燥器中进行干燥，以备后期的实验分析。
深度 40 563 cm：灰色，粘土，局部含有贝壳；深度 563 584 cm：以灰色为主夹杂着黄褐色，粘土，局部含有贝壳；深度 584 605 cm：以灰色为主夹杂着黄褐色，粘土和粉砂深度 605 611 cm：黄褐色，粘土和粉砂，含有贝壳；深度 611 669 cm：主体色为灰色且夹杂着黄褐色，粉砂，局部含有黑色木屑深度 669 683 cm：黄褐色，粉砂，局部含有黑色木屑；深度 683 721 cm：主体为灰色且边缘处为黄褐色，粉砂，局部含有黑色木屑；深度 721 743 cm：黄褐色，粉砂，局部含有黑色木屑；深度 743 771 cm：灰色，粘土，局部含有黑色木屑；深度 771 779 cm：灰色，粉砂，含有黑色木屑；深度 779 811 cm：黄褐色，粘土，深度 811 839 cm：黄褐色，质地致密的粘土。
本文编号：2785405
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P532;P534.632
【图文】：
图 2.1 珠江流域地形图Fig. 2.1 The topography of Pearl River basin2.1.2 区域气候与水文珠江流域地处亚热带季风气候区，北回归线横贯流域的中部，气候温和，年平均温度在 14~22°C 之间，且年际变化较小。流域降水主要为锋面雨（4 月至 7月）和台风雨（7 月至 9 月），年平均降水量 1200 2200 mm。流域内降水存在区域差异，降雨量由东向西逐渐减少；流域内降水也受地形的影响，一般而言，山地降水相对较多，而平原河谷降水相对较少，降水高值区多分布在较大山脉的迎风坡。流域内降水的季节性差异大，降水主要集中在雨季（4 月至 9 月），占全年降水量 80%以上(赵焕庭, 1990)。年平均蒸发量为 900 ~ 1600 mm(雷亚平,2004)。珠江流域内灾害性气候危害严重，湿季降水过于集中，降水强度大，河谷和平原地区容易形成洪涝灾害，山地则容易引发水土流失；干季降水明显偏少，
南海北部陆架沉积物记录的全新世气候变化与人类活动为 839 cm 的无扰动岩芯。所有岩芯运回实验室在 4°C 的冷库保存。在实验室中使用自制的切割机沿着样管中心部分切开，并对切割开的样芯进行初步的描述和记录岩性特征。详细的分样流程如下：（1）按照 1cm 的间隔分样，装入样品袋中；（2）挑取贝壳，将贝壳装入干净的样品袋中冷藏，以备14C 年代测试；（3）将切分好的样品置于冷冻干燥器中进行干燥，以备后期的实验分析。
深度 40 563 cm：灰色，粘土，局部含有贝壳；深度 563 584 cm：以灰色为主夹杂着黄褐色，粘土，局部含有贝壳；深度 584 605 cm：以灰色为主夹杂着黄褐色，粘土和粉砂深度 605 611 cm：黄褐色，粘土和粉砂，含有贝壳；深度 611 669 cm：主体色为灰色且夹杂着黄褐色，粉砂，局部含有黑色木屑深度 669 683 cm：黄褐色，粉砂，局部含有黑色木屑；深度 683 721 cm：主体为灰色且边缘处为黄褐色，粉砂，局部含有黑色木屑；深度 721 743 cm：黄褐色，粉砂，局部含有黑色木屑；深度 743 771 cm：灰色，粘土，局部含有黑色木屑；深度 771 779 cm：灰色，粉砂，含有黑色木屑；深度 779 811 cm：黄褐色，粘土，深度 811 839 cm：黄褐色，质地致密的粘土。
本文编号：2785405
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