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第四纪研究 2013年第06期杂志 文档列表

第四纪研究杂志古气候参数定量化研究专辑论文

中国及其邻区现代孢粉数据：空间分布特征和定量古环境重建中的应用1037-1053

摘要：现代孢粉数据及其关联的古环境信息是第四纪孢粉定量气候重建的基础，本研究对中国及其邻近区域现代孢粉进行了补充采样与分析鉴定和数据收集，初步建立了较大尺度的东亚地区孢粉数据库。该数据库现拥有2858个现代样点和孢粉谱数据，覆盖的国家和地区包括中国、蒙古、日本、越南、柬埔寨、泰国、印度、俄罗斯远东部分地区以及东海和南中国海海域。数据库的孢粉种类数为729个，本文对48个代表性的孢粉类型进行了等值线作图，其结果清晰显示出绝大部分孢粉的地理分布范围明确，与相关植被和气候具有紧密的关系。本研究对该数据集进行了最佳类比法重建气候可行性的验证，结果表明无论年降雨和年平均温度，重建结果都具有较高的可信度，与观测值的相关系数均达到0．9以上。该研究首次展示覆盖东亚区域的大陆尺度孢粉空间分布特征，并检验了数据资料用于气候重建的可行性，本研究提供的现代孢粉数据将有利于提高第四纪孢粉定量气候解释的研究水平。

基于孢粉组合定量重建古气候的方法在中国的运用及思考1054-1068

摘要：目前，国际上基于孢粉组合资料恢复古气候的研究已向定量化方向发展，大量古气候定量重建方法不断涌现出来，这些方法可以大致分为三类：指示种法、集合法和多元校正函数法。本文简要介绍了这三类古气候定量重建方法的基本原理和它们在中国的运用进展。这些古气候定量重建方法各有优缺点和适用范围，而将不同的方法用于同一化石点，获得的结果进行交叉验证，是评估古气候重建结果可靠性的重要手段。这些古气候定量重建方法在中国的运用中，指示种法主要用于重建北部、东北部、西南部（主要是云南）第三纪气候；而集合法和多元校正函数法则较多用于重建晚第四纪气候，主要集中于北部和西北部。从空间上看，中国中部、中南部、东南部以及青藏高原地区古气候定量重建亟待加强；从时间上看，中国的第四纪早、中期古气候定量重建研究较少。在未来研究中，填补这些研究空白无疑将提升对中国新生代以来总体气候变化格局的理解，加深对东亚季风建立时间和发展过程的认识，并促进对北半球甚至全球气候变化过程和机制的解读。

最佳类比法的孢粉-古气候定量重建研究进展1069-1079

摘要：最佳类比法是基于孢粉数据定量重建古气候的重要方法之一，本文介绍目前在第四纪古气候研究中常用的几种最佳类比法软件和原理的基础上，简要陈述了应用这些软件的数据格式要求、运行步骤和各种方法比较。基于Windows操作系统实现最佳类比的Polygon软件具操作界面友好、易于掌握的特点，但在非相似性距离的阈值和样点类比数目确定方面没有自动判别功能；而使用基于R语言环境的Analogue或MATTOOLS软件的最佳类比法则需要掌握一定的编程基础，但其扩展功能强大，在非相似性阈值和样点类比数目确定上使用ROC曲线（ReceiverOperatingCharacteristicCurve）或者均方根误差（RootMeanSquareErrorofPrediction）进行判断。相对完善的现代表土孢粉数据库是运用最佳类比法准确定量重建古气候的重要前提，本文尝试R语言环境的Analogue软件包基于东亚现代表土孢粉数据当中的1749个样点数据对湖北神农架大九湖沼泽剖面孢粉数据进行定量古气候重建；根据对现代数据集年平均温度均方根误差的判别结果，选择5个表土样点作为最佳数目进行温度因子计算，获得较好的重建结果。目前的东亚表土孢粉数据库以及大量的现代孢粉分布研究结果为利用类比法进行第四纪古环境重建奠定了基础。

基于孢粉植物类群气候区间的古气候定量重建方法1080-1090

摘要：目前一些较高精度的孢粉定量气候重建手段往往难以直接运用到较古老的新近纪甚至早一中第四纪地层的孢粉分析中。近十多年来，共存因子法在新近纪古气候研究中广泛应用，但该方法用于孢粉数据的定量气候转换时仍存在较大误差。本文详细论述了共存因子法的基本原理，并介绍了另一种定量古气候重建方法——孢粉气候区间法。该方法考虑到孢粉含量的意义，具有较高的气候重建精度和捕捉较小幅度气候变化信息的潜力。为比较共存因子法和气候区间法在孢粉一气候定量恢复研究中的精确度，本文同时用两种方法对琼州海峡Cz—XXZT-06钻孔6个不同深度的样品分别进行年均温定量重建，结果显示气候区间法优于共存因子法。然而，上述两种方法都依赖于现代植物类群或孢粉种类与气候的关系。区域植物分布调查数据和现代孢粉谱的数量及样点覆盖范围最终决定上述两种方法气候重建精度。

孢粉生物群区化与古植被定量重建1091-1100

摘要：定量重建古植被分布格局不仅可研究古环境本身的演变规律，也为探索其与古气候变化和古人类活动的相互关系、反演古气候变化和古生物地球化学循环，以及校验古植被和古气候模型提供重要的本底数据。孢粉的生物群区化方法（Biomisation）是20世纪90年展起来的一种将孢粉数据定量转化为生物群区类型的方法。它主要利用BIOME系列模型中的生物群区类型和生物气候准则，以全球变化研究的植物功能型概念作为纽带，将植物孢粉类群归并到一定的植物功能型中，然后利用关键植物功能型的组合定义生物群区类型，根据某一地点表土和地层中不同孢粉类群丰富度的差异，通过一个模糊逻辑学为基础的客观运算法则计算孢粉谱的相似得分，以此定量重建现代表土植被和古植被类型，最终实现区域和全球孢粉类群到植被类型的转化。本文在已经发表的4篇中文综述的基础上，再次深入介绍了定量重建古植被的孢粉生物群区化方法以及古植被制图的7个操作步骤，包括每一步骤中隐含的注意事项和植物学与生态学资源；简述了为实施Biomisation而设计的Biomise程序运行过程；概括了已发表综述中未涉及到的Biomisation方法的最新发展应用和存在问题，展望了今后在基于孢粉的古植被和古气候重建及其相关领域的研究挑战，包括更新孢粉数据库、加强空白区域的孢粉采样、解决孢粉类群归并为植物功能型的不确定性、重建人类干扰的生物群区以及实现基于孢粉和植被模型的古气候定量反演。

相对花粉产量及其在古植被定量重建中的应用1101-1110

摘要：花粉产量是定量重建古植被、古气候的必要条件，目前花粉产量包括相对花粉产量和绝对花粉产量。由于较难获得多年连续的花粉沉积数据，学者多倾向于使用相对花粉产量进行古植被定量重建。相对花粉产量是某一花粉类型相对于同一参考种的花粉产量的比值（参考种通常选取植物群落和花粉组合中出现频率较高的同一花粉类型），可通过ERV（ExtendedR—value）模型进行估算，但其准确性受植被调查方法和模型假设条件影响较大。本文介绍了估算相对花粉产量所需的植被调查方法和利用花粉产量定量重建植被景观的模型。目前较成熟的模型为景观重建模型（LandscapeReconstructionAlgorithm），包括REVEALS模型（RegionalEstimatesofVegetationAbundancefromLargeSites，适用于面积≥1—5km。的沉积盆地植被重建）和LOVE模型（LocalVegetationEstimates，适用于面积为0．1～1．0km。的沉积盆地植被重建）。欧洲及我国不同区域相对花粉产量和REVEALS模型定量重建研究结果均表明，重建后的古植被景观能较好反映当地的古植被组成。

南海放射虫与海表古温度转换函数的建立与检验1111-1121

摘要：南海表层沉积物中放射虫分布与现代表层海水温度之间存在着较好的非线性关系。本文根据南海100个站位表层沉积中100个放射虫种类的丰度统计数据，采用主成分因子分析和多元线性与非线性回归方法，经数学分析筛选出29个站位和25个种类，用于探讨南海放射虫的古温度转换函数关系，分别建立了夏季和冬季的线性和非线性回归方程，并讨论它们的共同度、复相关系数、解释方差和估计误差。分析与检验结果显示，所建立的南海放射虫组合与冬季海水表层温度转换函数公式比夏季转换函数公式具有更好的参数指标与适用特征。文中对转换函数的建立方法与问题做了详细讨论。

石笋碳酸盐热释光古温度计1122-1129

摘要：利用湖北清江和尚洞的两支具有精确年代的年层石笋，建立了20世纪逐年石笋碳酸盐热释光积分强度序列，调查石笋热释光对气温的响应。通过石笋热释光与现代仪器记录的气温观测资料的对比，发现和尚洞石笋保存的气候信息存在11～12年的滞后。HS4和HS6石笋热释光具有相似的变化特征，且分别与宜昌年均气温具有显著的正相关性（rHS4=0．41，rH56=0．49；P〈0．01）；将热释光与气温进行11年的滑动平均，两者的相关性分别提高到0．84（HS4）和0．93（HS6）。基于以上观察，我们提出了一个新的古温度计。该温度计精度高（±0．2℃），使用简便，对定量重建过去气温变化历史具有潜在的应用价值。

中上新世是否存在“永久厄尔尼诺”状态——一个耦合模式结果1130-1137

摘要：根据中上新世模拟比较计划（PlioMIP）试验设计方案，利用通用气候系统模式（CCSM4）低分辨率版本就该时期是否存在“永久厄尔尼诺”状态给予了数值模拟研究。结果表明，相对于工业革命前期，中上新世海洋表面温度（SST）在赤道太平洋地区东部比西部增温显著，导致赤道太平洋地区东西方向上的SST梯度减弱；然而，模拟的中上新世热带太平洋SST仍然以厄尔尼诺／南方涛动（ENSO）循环为主，且ENSO循环并未减弱，换言之，试验结果不支持中上新世存在“永久厄尔尼诺”状态。

中全新世以来东亚夏季降水时空演变不一致性的模拟研究1138-1147

摘要：基于一个快速海气耦合模式（FOAM）在轨道强迫下对过去6000年全球气候的瞬变模拟结果，探讨了中全新世以来东亚夏季降水的时空演变特征。研究发现，中全新世以来东亚夏季降水对日射响应具有显著的时空不一致性。相对于现代，中全新世时东亚地区夏季约以30°N为界，以北地区降水偏少，以南地区降水偏多。自中全新世至今，北方地区夏季降水线性增多，而南方地区夏季降水线性减少，呈南北反相变化。相对于区域平均，局地夏季降水变化趋势则呈多样性，各地极值降水出现在中全新世以来的不同时间。自中国南部地区向北，以及蒙古国南部地区向西南方向，分别推进至华北和东北地区，最高值降水时间由6kaB．P．渐变到0kaB．P．，该特征与一些地质资料反映的全新世适宜期“不等时性”具有相似性。中全新世以来东亚夏季降水的时空不一致性可能源自轨道强迫下的一个南亚夏季风一东北亚夏季风（ISM—NEASM）遥相关，它导致了中国东部地区30°N南北两侧气压异常的反相变化，从而引起东亚夏季降水量值与演变的差异。

湖泊生态系统对过去1000年气候变化的响应研究——以鄱阳湖生态系统动力学模拟为例1148-1159

摘要：与陆地生态系统相比，水生生态系统对全球气候变暖的响应敏感而脆弱。鄱阳湖是我国最大面积的淡水湖泊，近年来湖泊水位下降、湖床干涸频发，发生了一系列水生态灾害事件以及生态系统的退化，但气候变化对湖泊生态灾害发生和生态系统退化的过程和机制目前还不清楚。本文基于Lotka—Volterra动力模型的原理和结构，首先构建湖泊初级生产者浮游植物（藻）与高等水生植物（草）的竞争模式，其次构建初级生产者草、藻与顶级猎食者鱼的捕食模式，最后利用气候一湖泊水量与生态因子的物质传递原理，构成气候与生态的动力方程组，设置现代和历史不同时期的试验方案进行数值模拟研究。模拟结果表明，鄱阳湖藻、草、鱼生物群落在各自的环境容纳量、增长率和相互依存／抑制关系下，年内和年际生物量变化构成了稳定和准循环系统（试验I）。在湖？白水量与生态因子相互作用中，水量生态效应可保持生态系统的动态平衡（试验Ⅱ）。应用到过去1000年湖泊生态系统中，模拟发现在气候一水量变化的边界条件下，湖泊生物量增加和减退的速度不对称（试验Ⅲ）。水量的反馈可使增加阶段的生物量速度减缓、使衰减阶段的速度加速，从而量化了气候水量变化在生态系统中的负反馈效应。设置小冰期气候的试验Ⅳ模拟表明，在流域降水减少19％、湖泊面积减少33％和湖泊水量减少7％的状况下，湖泊生态系统在600～700个月内振荡并衰退。当这个极端气候持续600个月以上，水生群落系统全面崩溃。小冰期中鄱阳湖的沙生和旱生植被替代水生和湿生植被的沉积孢粉证据验证了这个模拟，表明在极端干旱条件下，边界条件变化显著超过了生态系统的应对能力，湖？自生态系统在长期震荡后崩溃。

北京新5孔第四纪孢粉记录及其对更新世气候变化的响应1160-1170

摘要：为探讨更新世我国北方植被演化特征，对北京凹陷新5孔河湖相沉积进行孢粉植物群初步研究。结果显示，过去2．3Ma尤其1．7Ma以来北京地区总体上为疏林草原一草原植被所覆盖，西部和北部的山地上生长以松（Pinus）为主的针叶树。主要孢粉类型的含量变化显示，2．3～2．1Ma期间气候温和半干旱。i．70～1．45Ma期间，北京地区冬季气温下降，导致山地针叶树增加；同时，夏季风也得到了增强，导致落叶阔叶树和喜湿草本得到发展；这表明这一时期北京地区的季节性较早期（2．3～2．1Ma）明显增强。1．45～1．05Ma期间研究区气候延续了前期气候特征，并维持相对稳定。1．05～0．94Ma期间，针叶树松属花粉含量明显降低，随后自0．94Ma开始含量明显增加。这可能是对中更新世过渡期及随后全球冰量增加的响应。极地冰量增加，北半球径向温度梯度变陡，导致东亚冬季风加强。另一方面，1．05～0．94Ma期间，无论是落叶阔叶树花粉含量，还是喜湿草本和蕨类孢子的含量均有不同程度的增加，而且显示向上减少的变化趋势，暗示东亚夏季风在1．05～0．94Ma期间总体增强随后逐步减弱的变化趋势。据此我们推测，自中更新世气候过渡期开始，东亚冬季风和夏季风均明显增强。但伴随极地冰盖发展和全球气温下降，东亚冬季风持续增强而东亚夏季风则显示逐步减弱的变化趋势，使得我国中北部许多地区出现植被与环境短暂恢复后逐步衰退的演化趋势。自约0．5Ma开始，研究区以松为代表的针叶树花粉逐步减少，落叶阔叶树花粉含量也开始降低，反映研究区明显变干，相对喜湿的草本和木本逐步为喜干旱的蒿（Artemisia）和藜科（Chenopodiaceae）所代替。研究区这样的孢粉植物群演化模式与东亚、北太平洋乃至南半球具有较好的一致性。不过，中更新

榕江河口冲积平原的沉积特征及其对灾害气候事件的响应1171-1182

摘要：本文通过对榕江下游汕头市牛田洋南北两岸的2个钻孔进行210Pb测年，建立了榕江河口冲积平原近代沉积物年代序列。并结合这2个钻孔沉积物粒度和微古生物指标，探讨了近150年来榕江冲积平原的沉积特征及其对灾害性气候的响应。沉积物粒度分析结果显示，榕江冲积平原沉积物以粘土质粉砂为主，沉积物分选性差，牛田洋南岸沉积物（Core1）颗粒稍细于北岸（Core2）。由于南岸受潮流影响较北岸强烈，因此南岸粘土质粉砂层含有孔虫（Ammoniaspp．和Elphidiumspp．）；而北岸则仅在钻孔底部一个样品中发现有孔虫（Ammoniasp．）。上述粘土质粉砂沉积为正常气候条件下的沉积物，间隔其间的是颗粒较下覆和上伏层相对粗的砂层。这些砂层在牛田洋南岸以细砂为主，分选性很差，峰态狭窄，210Pbexc活性低，不含有孔虫，钻孔顶部和底部的细砂层中见大量贝壳碎屑；牛田洋北岸的砂层以中、粗砂为主，分选性很差，峰态多为宽，210Pbexc活性低，不含有孔虫。这些砂层呈现出显著的陆源沉积特征，很可能是在洪水期间形成的洪水沉积层。因为组成这些砂层的粗颗粒物质只有在洪水期间经异常强大的径流输送才能到达牛田洋。研究结果表明，根据这些洪水沉积层重建的榕江冲积平原地区历史洪水事件与实际观测的强台风事件在发生年份上较为吻合，如1922年、1969年和2006年等。由于榕江流域的洪水事件多由台风导致，因而这些洪水沉积层可以用来指示历史强台风事件。为估计该区历史强台风的发生周期，我们对时间序列相对长的CoreI的粒度参数进行频谱分析。分析结果显示该地区的强台风事件有较为显著的50年和120年周期，从而预测接下来的20年仍为强台风频发期。基于以上分析，本文认为榕江冲积平原沉积对台风洪水响应敏感，是重建该地区长�

近60年中国农作物干旱灾情变化的趋势性和周期性研究1183-1190

摘要：利用Hurst指数和小波分析工具对中国农作物干旱灾情的1950～2010年的变化动态作了分析，揭示了灾情序列的趋势持续性、特征时间尺度、周期特征和突变点，同时还定性地预测了农作物干旱灾情的未来走势。研究结果发现：1）根据Hurst指数计算结果，过去60年农作物干旱灾情变化有着很好的自相似性，受灾面积时间序列的Hurst指数为0．793；成灾面积和粮食损失时间序列的Hurst指数分别为0．8634和0．9449，过程均具有很强的正持续性。2）中国农作物干旱灾情都存在多时间尺度特征，不同的时间尺度表现为不同的循环交替，大尺度的周期变化嵌套着小尺度的周期变化。3）小波分析显示，受灾面积在6a和13a上分别存在着第1和第2主周期；成灾面积在6a和18a上分别存在着第1和第2主周期；粮食损失在8a和18a上分别存在着第1和第2主周期。

1736—2009年华南地区冬季年平均气温序列重建1191-1198

摘要：利用华南地区清代雨雪档案记载、地方志等历史资料，以及现代器测数据，基于器测时期华南地区降雪南界和降雪日数与华南地区冬季年平均气温的相关性，重建了1736～2009年华南地区的年冬季平均气温变化序列，分析了华南地区近300年来冬季的冷暖变化特征。结果表明：1）华南地区冬季冷暖变化具有较为明显的年际和年代际变化，其中相邻年气温最大相差为3．2℃（1793年与1792年和1831年与1830年），相邻年代最大相差为0．8℃（1840s与1830s和1990s与1980s）；2）2000s为最暖年代，气温比最冷年代（1830s和1870s）高1．6℃；3）19世纪为偏冷世纪，而18世纪和20世纪为偏暖世纪。

西北干旱区湖泊沉积物中长链烯酮的古环境意义1199-1210

摘要：近年来，UK37长链烯酮古温度指标已被越来越多地应用于湖泊沉积物的研究中。综合分析我国西风区的湖泊沉积物记录，UK37对全新世暖期的记录存在较大差异，甚至有高达0．9的异常值出现，即湖泊表层水温在全新世超过30℃，这在气候意义上很难解释。为了更好地理解UK37在西北干旱区湖泊沉积物中的应用条件，文章对玛纳斯湖西岸的三处晚全新世湖滨沉积物钻孔进行了有机地球化学分析，首次确认了新疆玛纳斯湖湖泊沉积物中存在长链烯酮。通过分析UK37记录与长链烯酮含量的关系，并与其他西风区湖泊烯酮记录进行对比，发现长链烯酮的含量与干旱区湖泊的湖水位变化存在一定的关系，即长链烯酮含量的高低指示着湖水位的高低；同时，UK37记录与长链烯酮含量也存在一定的联系：异常高的UK37值总是伴随着较低的烯酮含量（〈10ng／g干样），即产生于湖滨相或湖泊接近于干涸状态。由此，本文认为湖水位较低时，湖泊水体差异升温和长链烯酮的选择性分解可能是导致较高UK37出现的原因；这样的UK37记录是不可靠的，不能用于定量计算古温度，但仍可用于反应冷暖趋势的变化。

晚全新世以来福建仙山泥炭钻孔的正构烷烃记录1211-1221

摘要：通过对福建仙山泥炭钻孔中正构烷烃的分析，探讨了研究区近千年以来的气候特征。分析显示：正构烷烃分布范围主要为C16～C35,且以奇碳链为主，奇偶优势明显。正构烷烃与有机质含量（TOC）密切相关，在典型的泥炭层，TOC含量高，长碳链的C27，C29和C31正构烷烃占优势，揭示有机质主要来源于草本或木本等高等植物，盆地处于相对干的沉积环境；在非泥炭层，TOC含量低，钻孔中多含粗砂或粉砂，中碳链的C21或C23正构烷烃占优势，揭示有机质主要来源于水生植物或苔藓植物，表明相对较湿的沉积环境。钻孔中正构烷烃C23／C27比值与前人提出的C23／C29和P等参数呈同向变化，可以作为区域干一湿变化的代用指标。结合地层的年代序列，利用正构烷烃重建了区域距今1400年以来的植被演化和气候变化历史。结果显示，福建仙山地区气候存在3次相对湿润和4次相对较干的时段。在钻孔358—280cm（约公元600—910年），气候相对较干，在280～40cm（约公元910～1640年），降水较多，气候湿润，但中间存在两次变干的阶段；在40-0cm（约公元1640年至今），降水相对较少，气候转干。TOC含量和正构烷烃C23／C27序列与南方旱涝频率序列、石笋和硅藻记录对比显示，研究区在中世纪暖期气候相对较干，而小冰期则相对湿润，揭示出仙山泥炭沉积记录的气候信息具有区域一致性，为认识季风在短时间尺度的变化特征提供了依据。

末次盛冰期和全新世大暖期湖光岩玛珥湖沉积记录的正构烷烃和单体稳定碳同位素分布特征及其古植被意义1222-1233

摘要：通过对湖光岩玛珥湖钻孔沉积物中正构烷烃的分析以及高碳数正构烷烃单体化合物稳定碳同位素（δ13C）的测定，重点探讨末次盛冰期和全新世大暖期湖光岩玛珥湖古植被状况及相关的古气候特点。结果显示：沉积物中正构烷烃整体呈现以高碳数为主的组成特征，在nC25～nC33范围内存在显著的奇碳优势。高碳数正构烷烃的分布特征表明在末次盛冰期湖光岩地区以草本植物为主，气候相对冷而干燥；全新世大暖期，木本植物减少，草本植物相对增多，气温较高且湿润，有利于草本植物发育。长链正构烷烃的占δ1C值揭示在21．1～5．5kaB．P．间，湖光岩地区陆地植被为C3／C4植物混合格局，但总体上以C3植物为主。末次盛冰期，气候干旱，整体上以C4植被为主；全新世大暖期，湖光岩地区陆地植被以C3植物占主导，当时的气候温暖湿润，有利于C3植物发育。