記錄千年尺度氣候變化載體研究進(jìn)展

王 鑫

(上海師范大學(xué) 環(huán)境與地理科學(xué)學(xué)院，上海 200234)

1 引言

本文旨在梳理相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)，理清研究現(xiàn)狀進(jìn)展與困境，為后續(xù)的研究提供參考[1]。目前，氣候變化已成為當(dāng)今社會(huì)最重要的環(huán)境問(wèn)題，全球氣候變化對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的重要影響已經(jīng)成為了當(dāng)前人類(lèi)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。近年來(lái)，世界各國(guó)氣候?yàn)?zāi)害頻發(fā)，造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至對(duì)人類(lèi)的生命安全構(gòu)成威脅。因此，對(duì)于氣候變化機(jī)理的掌握并作出相應(yīng)的預(yù)測(cè)在這種背景形勢(shì)下則顯得尤為重要。在地理學(xué)上，一個(gè)很重要的方法就是“以古論今”，把握過(guò)去氣候變化的機(jī)理是學(xué)者們對(duì)當(dāng)今氣候變化的理解以及對(duì)未來(lái)氣候變化預(yù)測(cè)的先決條件。黃土與深海沉積以及極地冰芯被稱(chēng)之為記錄全球氣候變化的三大最佳信息庫(kù)，是一種記錄第四紀(jì)氣候波動(dòng)歷史十分理想的載體，是重建古環(huán)境、恢復(fù)古氣候的理想材料[2]。除此之外，還有石筍、湖相沉積物、珊瑚以及樹(shù)木年輪等作為記錄過(guò)去氣候信息的載體。末次冰期作為最近的一次冰期，其時(shí)段內(nèi)發(fā)生了一系列區(qū)域性和全球性的快速的氣候變化事件，在這些氣候變化事件中最為強(qiáng)烈的就是Heinrich事件(H事件)和Dansgaard-Oeschger旋回(D/O事件)以及Younger Dryas事件，這成為了學(xué)者們的研究熱點(diǎn)之一。因此，對(duì)千年尺度全球變化的相關(guān)研究進(jìn)行梳理，準(zhǔn)確氣候變化的機(jī)理并預(yù)測(cè)未來(lái)變化，在當(dāng)前的背景下具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

2 石筍對(duì)千年尺度全球變化的記錄

石筍作為一種較新的研究材料，已經(jīng)由來(lái)已久，而近年來(lái)，由于其具有分辨率髙、年代跨度長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，而且分布范圍廣泛，已經(jīng)逐漸成為了古氣候研究中最重要的地質(zhì)載體之一[3]。石筍氧同位素是一個(gè)被廣泛使用的古氣候代用指標(biāo)，作為一個(gè)重要的古氣候研究載體，其序列具有較髙定年精度和重建性?xún)纱髢?yōu)勢(shì)，并且無(wú)論是軌道尺度的氣候突變事件還是全球氣候變化上都表現(xiàn)出了很強(qiáng)的一致性[4]。

譚明指出多數(shù)石筍氧同位素序列與海平面氣壓差指數(shù)或海陸溫差指數(shù)關(guān)系良好，認(rèn)為當(dāng)海平面氣壓差大時(shí)，即東亞季風(fēng)強(qiáng)時(shí)，中國(guó)季風(fēng)區(qū)石筍氧同位素輕，反之則相反[5]。汪永進(jìn)，吳江瀅等根據(jù)南京某地一石筍的氧同位素測(cè)試，發(fā)現(xiàn)石筍的高分辨率氣候記錄與GRIP冰芯記錄有良好的對(duì)比關(guān)系，明確指出兩者在時(shí)間標(biāo)尺上存在2000年左右的明顯差異[6]。何璐瑤，胡超涌等利用湖北清江和尚洞的兩支具有精準(zhǔn)年代的年層石筍，發(fā)現(xiàn)近100年來(lái)和尚洞石筍氧同位素與西太平洋副熱帶高壓指數(shù)(WPSH)以及相對(duì)應(yīng)的太平洋年代際振蕩指數(shù)(PDO)有良好的相關(guān)性[7]。張銀環(huán)，楊琰根據(jù)豫西老母洞LM2石筍建立氧同位素的記錄序列，驗(yàn)證了亞洲季風(fēng)區(qū)氧同位素波動(dòng)與季風(fēng)強(qiáng)弱的關(guān)系，并指出亞洲季風(fēng)區(qū)的變化與高緯極地地區(qū)的溫度變化具有相關(guān)性[8]。

3 黃土對(duì)千年尺度全球變化的記錄

黃土是指以風(fēng)力搬運(yùn)堆積、未經(jīng)次生擾動(dòng)、無(wú)層理、富含碳酸鹽并具有大孔隙的黃色粉砂質(zhì)土狀沉積物[9]。黃土在中緯度地區(qū)的中國(guó)中亞、東歐、北美分布廣泛，但以中國(guó)的黃土年齡最悠久、沉積最完整、發(fā)育最典型、厚度也最大[10]。中國(guó)黃土高原的第四紀(jì)黃土-古土壤序列與其它風(fēng)成紅粘土序列一起組成了實(shí)際堆積厚度在200～300 m不等的晚新生代風(fēng)塵沉積序列，它以較高分辨率記錄著全球古氣候信息和東亞季風(fēng)變化的的信息[11]。

鹿化煜，李力等對(duì)黃土高原北部榆林鎮(zhèn)北臺(tái)砂黃土剖面和洛川下黑木黃土剖面進(jìn)行研究，證明了末次冰期中國(guó)黃土記錄的古氣候與北大西洋地區(qū)巖芯及冰芯記錄的千年尺度的古氣候變化具有遙相關(guān)性[12]。郭正堂，劉東升利用洛川、宜川及渭南黃土剖面古風(fēng)化強(qiáng)度，證實(shí)了前人認(rèn)為的H事件在東亞季風(fēng)區(qū)有印跡的說(shuō)法[13]。葉瑋，董光榮等選取位于伊犁盆地東部的則克臺(tái)黃土剖面，利用實(shí)驗(yàn)證明了北大西洋冰筏事件在地處西北控制的新疆黃土底層中也有良好的顯示，認(rèn)為末次冰期氣候的不穩(wěn)定性可能具有全球意義[14]。

4 湖相沉積物對(duì)千年尺度全球變化的記錄

湖相沉積中蘊(yùn)含了豐富的古氣候與古環(huán)境信息，是記載千年尺度全球變化的重要載體。明慶忠，蘇懷等根據(jù)分析發(fā)現(xiàn)云南小中甸盆地在最近40KA以來(lái)經(jīng)歷了5次湖泊收縮事件，發(fā)現(xiàn)這5次湖泊收縮事件與Heinrich時(shí)間有良好的可比性[15]。胡小猛，王杜濤等利用跨越了末次冰期時(shí)期的千伏村剖面的湖相沉積，根據(jù)所得的系列沉積參數(shù)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)北大西洋地區(qū)所發(fā)生的H事件和D/O事件在該剖面都有記錄，進(jìn)一步論證了東亞中緯度地區(qū)末次冰期的氣候波動(dòng)與北大西洋地區(qū)有關(guān)聯(lián)[16]。

5 其它載體對(duì)千年尺度全球變化的記錄

冰芯以其分辨率高、記錄時(shí)間長(zhǎng)、信息量大和保真度高等特點(diǎn)，而成為過(guò)去全球變化研究的重要方法之一。冰芯不但記錄著過(guò)去氣候環(huán)境各種參數(shù)，如氣溫、降水、大氣化學(xué)與大氣環(huán)流等的變化，而且也記錄著影響氣候環(huán)境變化的各種因子[17]。Grootes等將GISP2和GRIP格陵蘭冰芯的氧同位素記錄比較，根據(jù)GRIP堆芯的傾斜分層深度與預(yù)測(cè)的分流保護(hù)吻合，指出GRIP記錄在氣候上的解釋比GISP2記錄要深[18]。

6 結(jié)語(yǔ)

目前，隨著極端天氣事件頻發(fā)、全球變暖等現(xiàn)象日益明顯，氣候變化已開(kāi)始對(duì)許多國(guó)家?guī)?lái)嚴(yán)禁的挑戰(zhàn)，冰芯、深海沉積物、黃土、石筍、湖相沉積物、珊瑚以及樹(shù)木年輪等都是記錄過(guò)去氣候的良好載體，能夠讓學(xué)者從中提取過(guò)去全球變化的信息，以此來(lái)掌握當(dāng)今氣候變化的機(jī)理以及預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化趨勢(shì)。但是由于對(duì)千年尺度全球變化的研究起步晚、時(shí)間跨度大，仍需要后人為此做出更為充分地努力。