记录千年尺度气候变化载体研究进展

王 鑫

(上海师范大学 环境与地理科学学院，上海 200234)

1 引言

本文旨在梳理相关学科领域的研究现状及动态，理清研究现状进展与困境，为后续的研究提供参考[1]。目前，气候变化已成为当今社会最重要的环境问题，全球气候变化对经济、社会和环境的重要影响已经成为了当前人类关注的焦点问题之一。近年来，世界各国气候灾害频发，造成了巨大经济损失，甚至对人类的生命安全构成威胁。因此，对于气候变化机理的掌握并作出相应的预测在这种背景形势下则显得尤为重要。在地理学上，一个很重要的方法就是“以古论今”，把握过去气候变化的机理是学者们对当今气候变化的理解以及对未来气候变化预测的先决条件。黄土与深海沉积以及极地冰芯被称之为记录全球气候变化的三大最佳信息库，是一种记录第四纪气候波动历史十分理想的载体，是重建古环境、恢复古气候的理想材料[2]。除此之外，还有石笋、湖相沉积物、珊瑚以及树木年轮等作为记录过去气候信息的载体。末次冰期作为最近的一次冰期，其时段内发生了一系列区域性和全球性的快速的气候变化事件，在这些气候变化事件中最为强烈的就是Heinrich事件(H事件)和Dansgaard-Oeschger旋回(D/O事件)以及Younger Dryas事件，这成为了学者们的研究热点之一。因此，对千年尺度全球变化的相关研究进行梳理，准确气候变化的机理并预测未来变化，在当前的背景下具有重要的理论和现实意义。

2 石笋对千年尺度全球变化的记录

石笋作为一种较新的研究材料，已经由来已久，而近年来，由于其具有分辨率髙、年代跨度长等优点，而且分布范围广泛，已经逐渐成为了古气候研究中最重要的地质载体之一[3]。石笋氧同位素是一个被广泛使用的古气候代用指标，作为一个重要的古气候研究载体，其序列具有较髙定年精度和重建性两大优势，并且无论是轨道尺度的气候突变事件还是全球气候变化上都表现出了很强的一致性[4]。

谭明指出多数石笋氧同位素序列与海平面气压差指数或海陆温差指数关系良好，认为当海平面气压差大时，即东亚季风强时，中国季风区石笋氧同位素轻，反之则相反[5]。汪永进，吴江滢等根据南京某地一石笋的氧同位素测试，发现石笋的高分辨率气候记录与GRIP冰芯记录有良好的对比关系，明确指出两者在时间标尺上存在2000年左右的明显差异[6]。何璐瑶，胡超涌等利用湖北清江和尚洞的两支具有精准年代的年层石笋，发现近100年来和尚洞石笋氧同位素与西太平洋副热带高压指数(WPSH)以及相对应的太平洋年代际振荡指数(PDO)有良好的相关性[7]。张银环，杨琰根据豫西老母洞LM2石笋建立氧同位素的记录序列，验证了亚洲季风区氧同位素波动与季风强弱的关系，并指出亚洲季风区的变化与高纬极地地区的温度变化具有相关性[8]。

3 黄土对千年尺度全球变化的记录

黄土是指以风力搬运堆积、未经次生扰动、无层理、富含碳酸盐并具有大孔隙的黄色粉砂质土状沉积物[9]。黄土在中纬度地区的中国中亚、东欧、北美分布广泛，但以中国的黄土年龄最悠久、沉积最完整、发育最典型、厚度也最大[10]。中国黄土高原的第四纪黄土-古土壤序列与其它风成红粘土序列一起组成了实际堆积厚度在200～300 m不等的晚新生代风尘沉积序列，它以较高分辨率记录着全球古气候信息和东亚季风变化的的信息[11]。

鹿化煜，李力等对黄土高原北部榆林镇北台砂黄土剖面和洛川下黑木黄土剖面进行研究，证明了末次冰期中国黄土记录的古气候与北大西洋地区岩芯及冰芯记录的千年尺度的古气候变化具有遥相关性[12]。郭正堂，刘东升利用洛川、宜川及渭南黄土剖面古风化强度，证实了前人认为的H事件在东亚季风区有印迹的说法[13]。叶玮，董光荣等选取位于伊犁盆地东部的则克台黄土剖面，利用实验证明了北大西洋冰筏事件在地处西北控制的新疆黄土底层中也有良好的显示，认为末次冰期气候的不稳定性可能具有全球意义[14]。

4 湖相沉积物对千年尺度全球变化的记录

湖相沉积中蕴含了丰富的古气候与古环境信息，是记载千年尺度全球变化的重要载体。明庆忠，苏怀等根据分析发现云南小中甸盆地在最近40KA以来经历了5次湖泊收缩事件，发现这5次湖泊收缩事件与Heinrich时间有良好的可比性[15]。胡小猛，王杜涛等利用跨越了末次冰期时期的千伏村剖面的湖相沉积，根据所得的系列沉积参数指标发现北大西洋地区所发生的H事件和D/O事件在该剖面都有记录，进一步论证了东亚中纬度地区末次冰期的气候波动与北大西洋地区有关联[16]。

5 其它载体对千年尺度全球变化的记录

冰芯以其分辨率高、记录时间长、信息量大和保真度高等特点，而成为过去全球变化研究的重要方法之一。冰芯不但记录着过去气候环境各种参数，如气温、降水、大气化学与大气环流等的变化，而且也记录着影响气候环境变化的各种因子[17]。Grootes等将GISP2和GRIP格陵兰冰芯的氧同位素记录比较，根据GRIP堆芯的倾斜分层深度与预测的分流保护吻合，指出GRIP记录在气候上的解释比GISP2记录要深[18]。

6 结语

目前，随着极端天气事件频发、全球变暖等现象日益明显，气候变化已开始对许多国家带来严禁的挑战，冰芯、深海沉积物、黄土、石笋、湖相沉积物、珊瑚以及树木年轮等都是记录过去气候的良好载体，能够让学者从中提取过去全球变化的信息，以此来掌握当今气候变化的机理以及预测未来气候变化趋势。但是由于对千年尺度全球变化的研究起步晚、时间跨度大，仍需要后人为此做出更为充分地努力。