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川西高原甘孜黄土记录的早更新世晚期以来的古气候变化

刘冬雁

   亚洲季风的形成和演变是国际全球变化研究中倍受关注的重大科学问题之一。黄土是中国的特色研究材料。目前,以位于东南季风区的中国北方黄土为材料对亚洲季风的研究已取得丰硕成果,而西南季风区黄土研究力度相对薄弱。同时,西风对黄土的搬运和气候记录有重要影响,但相对于亚洲季风来说,西风研究也有待深化。在第四纪黄土古气候演变定量研究中,前人成果多集中于周期分析,突变研究亦需要加强。本文以青藏高原东南缘川西高原甘孜A剖面黄土-古土壤序列为材料研究早更新世晚期以来的气候变化问题。川西黄土形成于早更新世晚期以来;西南季风是该区的主要水汽来源,可以磁化率作代用指标;高空西风、近地面风是该区黄土搬运的主要营力,可以粒度作代用指标。本文对磁化率和敏感粒度指标时间序列进行了定量的周期分析和突变分析,给出了早更新世晚期以来西南季风和高空西风的周期性演变过程和近地面风突变的时间分布,并对相应的气候变化驱动机制进行了初步探讨。 磁化率记录的构造时间尺度阶段性特征和100ka滤波曲线特征均表明,西南季风演变过程中存在中更新世气候转型(MPT),该气候转型期与青藏高原东南缘约0.6Ma BP以来的强烈构造抬升在时间上一致,暗示了青藏高原隆升对MPT的贡献。磁化率时序功率谱分析检出典型的地球轨道周期和岁差拍频周期,说明西南季风演变明显受天文因素影响、对太阳辐射具有非线性响应、具有热带特征。磁化率时序经验模态分解(EMD)结果表明:存在100ka周期,其波形特征与偏心率100ka短周期理论值波动过程一致,指示印度季风系统变化的主要驱动因素可能是低纬太阳辐射;存在准200ka周期,其成因需要进一步研究;存在约400ka周期,可能对应理论值为400ka的偏心率长周期。总之,西南季风可能是直接响应轨道驱动。 结合甘孜A剖面实测粒度数据,本文采用用三个对数正态分布叠加进行全样粒度频率曲线数据拟合的方法,将全样粒度组成中代表不同动力的粒度组分加以数学分离。分离出的指示高空西风演变的“细粒组分”时间序列EMD结果表明:高空西风演变亦明显受天文因素影响;但检出的准100ka周期在约0.66MaBP以来具有锯齿状波形,指示高空西风演变可能与全球冰量变化100ka周期关系密切;亦存在准200ka周期和约400ka周期;首次检出一个约600-700ka的波动,可能对应约约700ka的偏心率更长周期。在大时间尺度周期上,青藏高原隆升高度可能对高空西风演变有显著影响,该结果支持汤懋苍等的“青藏高原隆升存在气候临界高度”的假说,在约0.66MaBP前后,青藏高原才隆升至水分冻结高度(Hf:3000-3500m)以上。 >40μm粗颗粒百分含量时间序列滑动t-检验(MTT)结果表明,近地面风突变点大致位于1.12、1.06、1.0、0.95、0.90、0.85、0.80、0.73、0.64、0.59、0.54、(0.49.) 0.46、0.39、0.29、0.25、0.20、0.14、(0.11、)0.08、0.05、0.03 MaB.P.附近,具有准100ka和准50ka的间隔规律。该突变点系列和青藏高原构造上升的地质记录在年龄上具有对应性;准100ka的间隔规律应当归于“构造-气候旋回”范畴,地球轨道偏心率短周期可能导致了该旋回的形成。古气候突变亦与长江黄河阶地形成时代以及青藏高原构造活动具有良好的对应关系;气候不稳定变化控制着阶地的形成时代;阶地是气候变化和构造抬升耦合的产物,受控于气候-构造耦合系统,具有准100ka和准200ka的旋回周期,亦应归于“构造-气候旋回”范畴。……   
[关键词]:甘孜黄土;磁化率;粒度;气候周期性变化;气候突变
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国海洋大学2009年