探風云 展今朝

劉玉杰

中國東部季風區是東亞受全球變化影響最敏感的區域之一，也是我國主要的經濟、文化發展區，其未來氣候環境變化與相關區域經濟、文化、工農業發展密切相關，而認識過去氣候環境變化的特征和機制是理解現在及未來環境變化的關鍵。近年來，“未來地球計劃”（Future?Earth）整合了先前的幾大全球變化研究計劃，但過去全球變化（PAGES）依然被列為核心計劃之一，其重要性表現在，氣候環境高頻變化疊加在低頻變化之上，倘若缺乏對長尺度氣候環境演變的認識，就會難以把握氣候變化的全貌，對氣候事件及區域響應機制的理解也會受到限制。其中，全新世氣候環境變化研究已成為全球變化研究的熱點之一，其重要性不僅在于人類活動在這個時段內對地球系統的影響日漸顯著，還在于這個時段經歷了已被廣泛證明的若干次特征明顯的氣候事件，并對社會發展產生重要影響。

只有對百年、十年甚至更短時間尺度高分辨率氣候環境變化信息和多年代際尺度波動進行深入了解，才有可能使氣候變率及其可預測性與過去全球變化研究緊密結合，進而有助于建立可靠的、科學的氣候模型，同時更好地理解和剖析環境變化的自然驅動機理與人類活動影響。

湖泊沉積因具有沉積連續性好、儲存信息量大和時間分辨率高等優勢，成為當前過去全球變化研究的重要領域之一。安徽師范大學教授吳立領銜的課題組正是耕耘在這一領域的團隊，他們在位于長江下游的巢湖畔扎下了科研的營寨，讓遠古的風云變化重現于今天，服務于今天并啟示未來。

探秘巢湖

巢湖，曾稱南巢、居巢，俗稱焦湖，是位于長江下游的中國五大淡水湖之一。作為地處中國東部北亞熱帶和暖溫帶濕潤季風氣候區過渡地帶的半封閉湖泊，巢湖湖泊沉積連續且記錄了區域環境演化信息。巢湖早中全新世受人類活動影響較小，由此蘊含了豐富的氣候、生態和環境檔案信息，對于湖泊沉積研究工作者來說，這里是他們理想的研究對象。

吳立課題組的研究就是針對巢湖地區展開的。從2015年開始，他們在前人研究較少且存在較多問題的巢湖早中全新世氣候事件及其區域響應機制上下功夫。據吳立介紹，當時學界對我國東部季風區湖泊沉積環境記錄的高分辨率研究點還有明顯不足，對巢湖地區早中全新世氣候事件及其對全球變化區域響應機制的湖泊沉積記錄研究更少，同時與其他熱點地區高分辨率沉積記錄對比不夠，且分布上不均勻，研究點集中于太湖平原和江漢平原，環境代用指標應用分析方面也有不確定之處，特別是從早中全新世這個時間范圍來看，尤其對不同環境代用指標之間（如碳、氮地球化學指標與孢粉、粒度、磁化率等）的差異、聯系及其氣候環境意義等問題并沒有深入研究。

為了更好地研究東部季風區全新世氣候環境與古生態變化規律，發掘地域優勢，繼續開展對長江下游典型湖泊（如巢湖）早中全新世氣候事件與環境信息的提取和對比是非常必要的。在此基礎上開展不同氣候區高分辨率環境演化記錄的對比研究，揭示全球變化的區域響應差異依然是湖泊沉積研究的重要方向。

“為全球變化科學中有關區域響應研究提供基本信息，為預測未來環境變化提供歷史相似模型，也為巢湖生態環境保護與可持續發展提供科學依據。”這是課題組開展這一研究的初衷與目標。

一樹百獲

3年時間里，課題組以巢湖湖泊沉積為主要研究材料，利用AMS14C等測年方法建立高精度年代框架;通過對巢湖西岸BZK1孔和湖心CH-1孔湖泊沉積巖芯的粒度、磁化率、磁組構、孢粉、炭屑及元素地球化學等的高分辨率多指標耦合記錄的綜合研究，重建了巢湖流域末次冰消期至全新世時期的氣候環境演變序列，辨識并重點探討了主要氣候事件的年代、變化過程、環境特征及其區域性特點。

經過一系列研究分析，課題組逐步揭開了這一地區遠古時期的氣候秘密。

據吳立介紹，全新世早期，氣候由寒冷干旱向溫暖濕潤過渡，但仍較為干旱，炭屑濃度也相對略高，火活動比較頻繁，地方性和區域性火時有發生。全新世中期是最溫暖濕潤的適宜期，炭屑濃度出現全新世以來的低值，火活動微弱，但在文化興盛時期炭屑濃度出現峰值，則歸因于人類活動的影響。全新世晚期，在氣候趨于涼干的環境背景下，人類活動的增強更加劇了火活動的頻率和強度，炭屑濃度大幅增加。近200年炭屑濃度的降低可能與湖區附近已沒有足夠生物量引起火災有關。

隨后，課題組將巢湖早中全新世主要氣候事件的年代、變化過程與環境特征，與其他高分辨率沉積記錄、環境考古和模擬等研究結果進行對比分析，如鄰近區域葫蘆洞石筍、低緯度的董哥洞石筍和天才湖孢粉、中緯度的海原剖面和硝溝剖面孢粉，以及格陵蘭冰芯等，結果表明，巢湖湖泊沉積清晰記錄了BA暖期、YD事件及全新世早期發生在10.7-10.5?cal.?ka?BP和8.2-7.7?cal.?ka?BP的氣候干冷事件，中國東部湖泊沉積記錄的氣候變化對全球變化有著積極的響應。

可以說，這一成果為我國東部季風區全球變化區域響應的湖泊沉積記錄研究、氣候趨勢預測及巢湖生態環境的保護、改善與可持續發展等均提供了科學依據。

弦歌不輟

基于這一研究成果，3年中，課題組在《第四紀科學評論》（Quaternary?Science?Reviews）、《第四紀研究》（Quaternary?Research）、《地理科學》、《亞洲地球科學雜志》（Journal?of?Asian?Earth?Sciences）、《考古科學雜志：報告》（Journal?of?Archaeological?Science：?Reports）、《地層學雜志》等國內外學術期刊上發表論文17篇，其中，《科學引文索引》（SCI）收錄論文5篇、《社會科學引文索引》（SSCI）收錄論文1篇、《工程索引》（EI）收錄論文4篇、中國科學引文數據庫（CSCD）收錄論文4篇、《中文社會科學引文索引》（CSSCI）收錄論文3篇、北大中文核心期刊5篇。

此外，2018年，課題組與中國科學技術大學出版社合作，出版與課題相關的教材《巢湖北山地質考察與區域地質旅游教程（第2版）》。同時，課題組成員在中國自然資源學會2016年學術年會、中國地理學會第十六次全國青年地理工作者學術研討會、第六屆全國沉積學大會、第四屆中國第四紀冰川與環境變化研討會、第33屆國際地理大會（IGC?2016）、2017年全國自然地理學大會、風成沉積研究進展國際學術研討會、中國地理學會湖泊與濕地分會成立大會暨2015年學術年會、2015年災害區域脆弱性與風險管理學術研討會、2015年中國地理編輯出版年會等國際國內學術會議，作口頭報告或者展板報告交流。

互聯網上常有人問：科學家對古氣候進行研究究竟有何意義？其實，古氣候研究在地理學和氣象學上，對于了解氣候變遷、現代氣候的形成、自然地理環境的演變都有重要的作用;在地質學上，對于地層劃分和對比、地殼演化研究以及礦產資源成因和探測具有指導意義。

可以說，研究過去的氣候變化能夠讓人類更好地了解地球的氣候敏感性，了解地球生存的環境及未來的變化。

從遙遠時代沉積下來的一粒土里，還原一萬多年前的氣象萬千，這就是科學的魅力，也是吳立課題組過去、現在，以及未來堅持在這一領域的不竭動力。

（責編：李白薇）