山西省阳城地区54年来气候环境变化的湖泊沉积响应

发布时间：2020-07-03 06:31

【摘要】：古气候重建研究对于理解当今全球变化和未来地球环境发展趋势有着十分重要的意义。但常用的湖泊沉积物地球化学指标的气候意义尚存在多解性和不确定性。我国华北地区的湖泊沉积物研究较少,主要原因是湖泊数量少且受人类活动影响严重,开展古气候研究存在一定困难。本文详细分析了山西阳城气象站建站以来的气象资料,主要对降水、气温、风速、日照时数四个常用气象指标的年变化、季节变化、突变情况以及极端气候事件变化情况进行了系统地分析。并结合阳城圣王坪娘娘湖湖泊沉积物有机碳含量(TOC)、氮含量(TN)、碳氮比(C/N)、有机碳同位素(δ~(13)C)、总氮同位素(δ~(15)N)以及Ti、Al、K、Ca、Ba、Rb、Si、Sr、Zr等XRF扫描元素结果展开对比研究,探索气象数据与沉积物地球化学指标之间潜在的联系。通过对不同指标的对比研究得到以下结论:(1)山西阳城地区1957以来气象要素年际波动显著,降水、气温、风速、日照时数四个指标的年变化和季节变化存在明显的差异。年降水量与极端降水指数之间相关性较强,极端降水指数对阳城地区的年降水量有很好的指示作用。阳城地区的气温随全球变暖上升趋势明显,以冬春季节增幅最大。(2)TOC和TN呈现了相似的变化趋势,并且在1980年之后开始快速上升,与阳城地区年均温上升以及人类活动逐渐加强相关。C/N比值指示了圣王坪娘娘湖沉积物中有机质的来源主要来自湖泊水生藻类以及各种水生植物。TOC和TN的变化趋势与生长季长度(GSL)变化趋势具有可比性。(3)δ~(13)C值指示该湖泊以C3植物为主。δ~(15)N值整体正偏的趋势,指示了圣王坪娘娘湖水体逐渐富营养化的趋势。δ~(13)C指标在整个岩芯内呈现逐渐偏负的趋势,与年降水量和极端降水指数之间存在一定的联系,尤其与春夏季节降水量在许多细节上具有可比性。(4)来源于岩石及土壤风化作用产生的Ti、Al、K、Ba和Rb等元素相对丰度波动响应了阳城地区平均温差变化,特别与春季平均温差高度相似。(5)Ca/Sr、Ti/Sr、Ca/Zr、Ti/Zr四个指标之间具有很强的相关关系,与年均温、年降水量以及生长季温度的变化趋势一致。当气候相对暖湿的阶段Ca/Sr、Ti/Sr、Ca/Zr、Ti/Zr等比值相对较高,而当气候相对冷干的阶段Ca/Sr、Ti/Sr、Ca/Zr、Ti/Zr等比值相对较低。(6)Si、Sr和Zr元素的相对丰度很好地响应了风速的变化。其中年平均风速和春季平均风速对Si、Sr和Zr元素的含量影响最大。Zr还受年降水量和极端降水指数的影响。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P343.3;P59
【图文】：

阳城,红星,湖泊沉积物,位置

1.3 研究意义图1.1为华北地区地理位置示意图，华北地区山脉纵横地处温带季风气候区，由于气候条件和地形因素的不同，其地球化学指标的解译方式与南方地区必然会存在一定的差异，大多数区域年降水量在400～800mm，处于季风环流和西风环流共同作用的区域。由于华北地区湖泊总体较少，找到合适的研究载体十分困难。因此在华北地区获取连续且完整的湖泊沉积物序列具有重要的学术意义。湖泊沉积物地球化学指标与气候指标之间的关联一直是古气候学家关注的热点问题。本次研究选取山西省阳城地区岩溶湖湖泊沉积物开展研究，通过一系列地球化学指标(TOC、TN、C/N、13C、15N以及扫描元素)开展数据的分析及挖掘，查明地球化学指标与阳城气象站气象资料之间的关联

技术路线图,环境化,分析元素,关环

8图 1.2 技术路线图首先在实验室对沉积物的地球化学元素进行提取，分析元素的变化趋势和相互之间联系。对沉积物进行 XRF 岩芯扫描分析处理，通过沉积物的地球化学特征变化，分沉积时的周围环境和条件，结合相关环境指标和沉积物的物理特性重建高分辨率环境化。分析气象数据，将气温、降水、风速、日照时数、极端气象事件与元素变化情况结合，分析二者之间的联系。

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