新疆塔里木盆地南缘地区近现代气候变化及环境响应研究

发布时间：2020-05-14 07:44

【摘要】：在全球升温的背景下,极端灾害性气候事件不断频发,全球变化成为世界研究的热点。为了更好地理解气候环境变化过程,本文选取塔里木盆地南缘地区进行研究,主要利用红柳沙包沉积纹层中的气候环境代用指标重建了研究区域近现代气候序列,综合了所有指标重建结果,并结合现代器测气象数据,分析塔里木盆地南缘地区的气候变化特征;再结合卫星遥感影像,进一步探讨塔南地区环境对气候变化的响应及其机制。首先,根据策勒、民丰、若羌气象站1960~2011年器测气象数据和红柳沙包沉积纹层中的沙物质粒度、孢粉、落叶中的阳离子、碳同位素、氧同位素等气候代用指标重建的过去400年的气候变化趋势。结合中国气象局气象数据中心数据,及自建气象自动观测站获得的实时数据,分析了塔里木盆地南缘地区气候变化特征:在西风带的控制下,降水增多,最低气温变化显著上升,风沙作用有所减弱。温度变化拐点出现在1996年左右,而降水变化的拐点出现在20世纪的80年代。其次,通过分析1990年(±3年)、2000年(±2年)、2010年(±1年)、2015年(±1年)遥感影像,发现塔南地区高山带(海拔5000m以上)夏季冰川面积呈微弱的扩张趋势。中山带(海拔2000~5000m)植被长势趋好,植被覆盖面积明显扩大。高山带冰川和中山带植被受人类影响较小,变化趋势反映了气候环境向暖湿方向发展。山前平原带受人类社会活动影响显著,绿洲的面积在扩大的同时,绿洲发展显示出以水源为中心的放射性扩张趋势。再次,通过对实时、日、月、年、代等不同尺度的各种气象要素、气象要素与浅层土壤湿度、气象要素与红柳沙包气候环境代用指标的相关分析,发现太阳辐射是气温日、月变化的驱动因素,人类活动导致的大气中二氧化碳浓度升高是气温升高的主要原因,气温升高又驱动山前泉水溢出带植被可以获得更多的可利用水,促进环境变化。而在沙漠内部、人类活动控制的绿洲地区,气温是植被生长的主要限制因子。水是环境变化的区位决定性因素,而气温是环境变化的主要驱动因素。本文首次以塔里木南缘地区为整体研究对象,从区域尺度综合分析了冰川、中山植被、山前绿洲的变化特征,发现生态环境经历了由恶化到改善的转变过程;同时又整合了红柳沙包沉积纹层中的沙物质粒度、有机物、阳离子、碳同位素、氧同位素及孢粉等重建结果,揭示了区域增温的全球变化响应机制;而后又通过分析自建气象观测站的实时高频观测数据,发现浅层土壤湿度与的大气温度的高度相关性,证明了气温是区域水资源条件改善的驱动因素;最后依据水资源、环境要素、气候要素、人类活动等四个方面不同尺度数据的相关分析,证实了人类活动是全球变暖的根本原因,发现了升温带来区域性增湿,进而改善生态环境的响应机制。
【图文】：

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多深大断裂限制的稳定地块。地块基底为古老结晶岩，基底上有厚约 1000 m 的古生代和元古代沉积覆盖层，，上有最大厚度达 10000 m 的中生代和新生代沉积层，第四纪沉积物分布的面积也很大。盆地地貌呈环状分布，边缘是与山体链接的砾石戈壁，中间是中国最大的沙漠，也是世界第二大流动沙漠——塔克拉玛干沙漠（北纬：36°51′~41°10′，东经：77°40′~88°20′），盆地地势西高东低，微向北倾斜，罗布泊地区位于塔里木盆地的东部，最低海拔高程 780m，是盆地最低点。本文研究区域位于塔里木盆地南缘地区（塔南地区），青藏高原北缘，包括部分山区和绿洲带附近的山前平原。2.1 地理位置本文以塔南地区为研究区域（图 2.1），从塔里木盆地西侧和田地区的皮山县到巴音郭楞蒙古自治州东南部的若羌县（表 2.1），在长达约 1100 km 的沙漠和戈壁滩的边缘分布着喀什、皮山、和田、策勒、于田、民丰、且末和若羌等大大小小绿洲（图 2.1）。

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图 3 塔克拉玛干沙漠南缘采样点地理位置3.1 红柳及红柳沙包鳞片状的叶片、细软的枝条、发达的根系及泌盐等生理特征，使红柳能够适应严酷的生态环境，成为极端干旱环境下抗逆植物，主要分布在塔克拉玛干沙漠南缘山前泉水溢出带、河道两侧、三角洲地带及古河道、局部洼地中，是温带荒漠区的优势物种。在风沙活动频繁的塔南地区，流沙受到红柳灌丛的阻挡会沉积在红柳的基部，覆盖在前一年的落叶层上，并且随着红柳的生长，落叶的增多，沙层与落叶层交替堆积而不断增高，且由于干燥的气候得以长期保存而不腐烂，进而形成红柳沙包。沉积连续、纹层清晰的红柳沙包，其逐年沉积的枯枝落叶层和风沙层，就像树木年轮、季候泥等一样，可以作为计年的一种有效方法，建立沉积纹层的年代序列[64]。红柳沙包沉积纹层中的物质组成——风成沙和红柳枯枝落叶还蕴含着丰富的环境信息[30][65]。
【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P467

【参考文献】