河西走廊及猪野泽位于青藏高原北缘的祁连山南麓,处于
戈壁大漠和高原之间的过渡地带。
地理位置
ReferenceguideoftheLateQuaternaryclimatechangeforZhuyeLakeandtheHexiCorridorintheAsianmonsoonmarginalzones,northwestChina
在气候上,该区域处于亚洲夏季风的西北缘,部分夏季降水来源于夏季风水汽输送,同时主要受控于中纬度西风带环流,是季风-西风相互作用的关键
区域。近年来,该区域晚第四纪环境变化研究取得了大量进展,推动了长时间尺度季风和西风演化的研究,但还存在一些争议。一个主要问题就是该区域文献量比较大,与第四纪相关的论文较多,且学科较杂,不利于相关学者了解该区域的研究状况。本索引旨在整理该区域近年来各相关学科的主要文献,便于第四纪科学研究者了解该区域状况,同时该索引也代表了兰州大学晚第四纪研究在该区域的进展情况。
ZhuyeLakeandtheHexiCorridorarelocatedinthenorthernedgeoftheQinghai-TibetanPlateau,onthenorthernsideoftheQilianMountains,whileinatransitionzonebetweentheGobidesertandhighland.TheareaisinthenorthwestmarginoftheAsiansummermonsoon.Somesummerprecipitationisfromthesummermonsoonmoisturetransport,whiletheareaismainlycontrolledbythemid-latitudewesterlycirculation,whichisakeyareaforstudiesontheinteractionsbetweenthesummermonsoonandthewesterlies.Inrecentyears,scientistshavemadealotofprogressonthelateQuaternaryenvironmentalchangesinthearea,andpromotedthestudyoflong-termmonsoonandwesterlywindschanges,buttherearestillsomecontroversies.AmajorproblemisthattherearealargevolumeofpapersintheareathatarerelatedtotheQuaternarysciencewhilevarioussubjectsareinvolved.ThatisnotconduciveforscholarstounderstandthelateQuaternaryconditionsinthearea.Thereferenceguideisdesignedtoorganizeliteraturesinrelevantdisciplines,whichisgoodforscientiststounderstandthelateQuaternaryenvironmentseasily,whiletheguidealsorepresentstheresearchprogressofLanzhouUniversityonthelateQuaternaryenvironments.
猪野泽环境变化
猪野泽湖泊沉积物环境代用指标记录显示,猪野泽地区早全新世环境相对湿润,中全新世阶段水热组合较为适宜,而晚全新世环境趋于干旱。中全新世期间存在一次百年尺度的干旱事件,不同位置的沉积剖面的砂层沉积是这次干旱事件的主要标志物。猪野泽全新世环境变化主要受亚洲夏季风演化控制,同时也受到中纬度西风带气候变化的影响,体现了季风边缘区湖泊演化的特殊性。
Chen,F.,Zhu,Y.,Li,J.,Shi,Q.,Jin,L.,Wünemann,B.,2001.AbruptHolocenechangesoftheAsianmonsoonatmillennial–andcentennial–scales:EvidencefromlakesedimentdocumentinMinqinBasin,NWChina.ChineseScienceBulletin46,1942–1947.
Chen,F.,Cheng,B.,Zhao,Y.,Zhu,Y.,Madsen,D.B.,2006.Holoceneenvironmentalchangeinferredfromahigh–resolutionpollenrecord,LakeZhuyeze,aridChina.TheHolocene16,675–684.
Li,Y.,Wang,N.,Cheng,H.,Long,H.,Zhao,Q.,2009.HoloceneenvironmentalchangeinthemarginalareaoftheAsianmonsoon:ArecordfromZhuyeLake,NWChina.Boreas38,349–361.
盐池气候变化
盐池晚冰期以来湖泊演化过程与青藏高原区和典型季风区的古气候记录具有一致性,晚冰期及早全新世湖泊扩张,中、晚全新世期间湖泊退缩明显,这种变化显示了千年尺度亚洲夏季风对该区域的影响,证明了夏季风北部边界摆动的事实。
Li,Y.,Wang,N.,Morrill,C.,Anderson,D.M.,Li,Z.,Zhang,C.,Zhou,X.,2012.Millennial–scaleerosionratesinthreeinlanddrainagebasinsandtheircontrollingfactorssincetheLastDeglaciation,aridChina.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology365–366,263–275.
Li,Y.,Wang,N.,Li,Z.,Zhou,X.,Zhang,C.,2013.ClimaticandenvironmentalchangeinYanchiLake,NorthwestChinasincetheLateGlacial:Acomprehensiveanalysisoflakesediments.JournalofGeographicalSciences23,932–946.
Yu,Y.,Yang,T.,Li,J.,Liu,J.,An,C.,Liu,X.,Su,X.,2006.Millennial–scaleHoloceneclimatevariabilityintheNWChinadrylandsandlinkstothetropicalPacificandtheNorthAtlantic.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology233,149–162.
李育,王乃昂,李卓仑,周雪花,张成琦,2013.河西走廊盐池晚冰期以来沉积地层变化综合分析——来自夏季风西北缘一个关键位置的古气候证据.地理学报68(7),933–944.[Li,Y.,Wang,N.,Li,Z.,Zhou,X.,Zhang,C.,2013.AcomprehensiveanalysisofYanchisedimentarystratachangessincetheLateGlacialinHexiCorridor——paleoclimateevidencefromakeypositionofsummermonsoonnorthwestedge.ActaGeographicaSinica68,933–944.(inChinese)]
申建梅,张光辉,聂振龙,王金哲,严明疆,张俊牌,瑞林,2008.西北内陆高台盐池孢粉组合与古气候变化.中国生态农业学报16(2),323–326.[Shen,J.,Zhang,G.,Nie,Z.,Wang,J.,Yan,M.,Zhang,J.,Guo,R.,2008.Characteristicsofspore–pollenandancientclimatechangesininlandsofNorthwestChina.ChineseJournalofEco–Agriculture16,323–326.(inChinese)]
花海气候变化
花海沉积物记录的千年尺度环境变化表现为,早全新世环境流域径流较大,流域性侵蚀及沉积过程较剧烈;中全新世有效湿度较高,晚全新世环境趋于干旱。这种水分条件的变化与早全新世较强的亚洲季风所带来的较多降水有关,从而增加了径流量和流域性的侵蚀量。这种全新世水分条件变化模式,也受到了中纬度西风带的影响。
Palaeoecology365,263–275.
Wang,N.,Li,Z.,Li,Y.,Cheng,H.,Huang,R.,2012.YoungerDryaseventrecordedbythemirabilitedepositioninHuahaiLake,HexiCorridor,NWChina.QuaternaryInternational250,93–99.
Wang,N.,Li,Z.,Li,Y.,Cheng,H.,2013.Millennial–scaleenvironmentalchangesintheAsianmonsoonmarginduringtheHolocene,implicatedbythelakeevolutionofHuahaiLakeintheHexiCorridorofnorthwestChina.QuaternaryInternational313,100–109.
胡刚,王乃昂,罗建育,高顺尉,李巧玲,2001.花海湖泊古风成砂的粒度特征及其环境意义.沉积学报19(4),642–647.[Hu,G.,Wang,N.,Luo,J.,Gao,S.,Li,Q.,2001.Thegrainsizecharacteristicsofaeoliansandanditsenvironmentalsignificance.ActaSedimentologicaSinica19,642–647.(inChinese)]
胡刚,王乃昂,赵强,程弘毅,谌永生,郭剑英,2003.花海湖泊特征时期的水量平衡.冰川冻土25(5),485–490.[Hu,G.,Wang,N.,Zhao,Q.,Cheng,H.,Chen,Y.,Guo,J.,2003.WaterbalanceofHuahaiLakeBasinduringaspecialphase.JournalofGlaciologyandGeocryology25,485–490.(inChinese)]
猪野泽周期
猪野泽湖泊沉积物古环境代用指标记录显示,该区域有明显的~256、~512、~1024年气候循环周期,这与典型亚洲夏季风区全新世千年尺度和百年尺度气候循环周期一致。同时,该区域
湖泊沉积物中也记录了明显的北大西洋浮冰碎屑事件(BondEvents),这与该事件的全球性有关,体现了季风边缘区环境变化对全球尺度气候变化周期的响应。
Li,Y.,Wang,N.,Li,Z.,Zhou,X.,Zhang,C.,2012.HoloceneclimatecyclesinnorthwestmarginofAsianmonsoon.ChineseGeographicalScience22,450–461.
[Li,Y.,Li,Z.,Wang,N.,2012.Impactsofevaporationandcirculationonlakeevolution:paleoenvironmentalimplicationsforHolocenesedimentsatdifferentlocationsofLakeZhuye,HexiCorridor.JournalofLakeSciences24,474–479.(inChinese)]
Chen,F.,Wu,W.,Holmes,J.A.,Madsen,D.B.,Zhu,Y.,Jin,M.,Oviatt,C.G.,2003.Amid–HolocenedroughtintervalasevidencedbylakedesiccationintheAlashanPlateau,InnerMongoliaChina.ChineseScienceBulletin48,1401–1410.
靳立亚,陈发虎,朱艳,2004.西北干旱区湖泊沉积记录反映的全新世气候波动周期性变化.海洋地质与第四纪地质24(2),101–108.[Jin,L.,Chen,F.,Zhu,Y.,2004.HoloceneClimaticPeriodicitiesRecordedfromLakeSedimentsinthe/Arid–SemiaridAreasofNorthwesternChina.MarineGeologyandQuaternaryGeology24,101–108.(inChinese)]
猪野泽干旱事件
季风边缘区的湖泊沉积物中广泛存在一次中全新世干旱事件,但是关于这次事件的年代和机制还存在争议。根据猪野泽湖泊沉积物的岩性、年代和待用指标探索,这次干旱事件主要发生在~8.0-~7.0calkyrBP之间,其影响范围主要在石羊河中、下游地区,对石羊河上游地区影响较小,这次干旱事件可能主要受控于流域性水热配比变化及季风与西风互动。
Li,Y.,Wang,N.,Li,Z.,Zhang,H.,2011.HolocenepalynologicalrecordsandtheirresponsestothecontroversiesofclimatesystemintheShiyangRiverdrainagebasin.ChineseScienceBulletin56,535–546.
李育,王乃昂,李卓仑,张华安,周雪花,张成琦,2012.猪野泽中全新世干旱事件时空范围和机制.地理科学32(6),731–738.[Li,Y.,Wang,N.,Li,Z.,Zhang,H.,Zhou,X.,Zhang,C.,2012.Thespatialandtimescalesforthedrymid–HoloceneeventinZhuyeLake.ScientiaGeographicaSinica32,731–738.(inChinese)]
猪野泽年代学
猪野泽湖泊沉积物晚第四纪年代结果主要来自孢粉浓缩物、全样有机质、全样无机质、软体动物壳体AMS14C和常规14C测年,光释光测年也应用于部分湖泊沉积剖面。通过多种物质的测年物质和测年方法结果对比,猪野泽晚第四纪湖泊沉积物碳库效应较小,部分层位年代有倒置现象,年代混乱现象主要集中在晚冰期和早全新世地层中,这主要受湖泊再沉积作用影响。根据猪野泽东北岸古湖泊岸堤光释光及14C测年年代结果,猪野泽全新世高湖面期主要存在于早、中全新世,晚全新世体现了干旱化趋势。古湖泊岸堤年代结果所显示的湖泊水位变化过程与湖泊沉积物指标研究一致。
Long,H.,Lai,Z.,Wang,N.,Li,Y.,2010.HoloceneclimatevariationsfromZhuyezeterminallakerecordsinEastAsianmonsoonmargininaridnorthernChina.QuaternaryResearch74,46–56.
Long,H.,Lai,Z.,Fuchs,M.,Zhang,J.,Li,Y.,2012.TimingofLateQuaternarypalaeolakeevolutioninTenggerDesertofnorthernChinaanditspossibleforcingmechanisms.GlobalandPlanetaryChange92,119–129.
猪野泽孢粉
伴随着流域性千年尺度环境变化和古生态-古植被变化,猪野泽沉积物孢粉记录较好地反映了流域性植被的变化。但是猪野泽湖盆地形复杂,不同位置孢粉组合存在差异,湖盆西侧受冲积相花粉影响较大,中、东部花粉组合较好的反映了湖泊水动力充分混合后的花粉组合。总体来讲,早全新世上游乔木花粉含量较高,表现了较高的径流量和降水量,中全新世花粉组合较丰富、孢粉浓度达到最高,晚全新世湖泊花粉组合变化现实了干旱化趋势。猪野泽地区全新世孢粉谱与其他指标对应较好,可靠地记录了湖泊及流域的环境变化。
Li,Y.,Wang,N.,Morrill,C.,Cheng,H.,Long,H.,Zhao,Q.,2009.Environmentalchangeimpliedbytherelationshipbetweenpollenassemblagesandgrain–sizeinNWChineselakesedimentssincetheLateGlacial.ReviewofPalaeobotanyandPalynology154,54–64.
Zhao,Y.,Yu,Z.,Chen,F.,Li,J.,2008.HolocenevegetationandclimatechangefromalakesedimentrecordintheTenggerSandyDesert,northwestChina.JournalofAridEnvironments72,2054–2064.
ZhuY.,ChenF.,DavidM.,2002.TheenvironmentalsignalofanearlyHolocenepollenrecordfromtheShiyangRiverbasinlakesediments,NWChina.ChineseScienceBulletin47,267–273.
猪野泽电镜分析
湖泊沉积物岩性、矿物及石英砂微形态也是反映湖泊演化过程的良好指标。猪野泽湖相沉积物以青灰色粉砂为主,部分层位夹杂褐色锈斑和黑色泥炭沉积层,湖相沉积层之间夹杂青灰色或黄褐色砂层,剖面顶部通常沉积了厚度不均的风成沉积物,这些岩性特征指示了湖泊水动力条件的变化过程以及区域的风沙活动。碳酸
盐类矿物是该区域主要的盐类矿物,其千年尺度盐类矿物演化过程,体现了盐湖演化的一般规律,与其他指标能形成良好对应。该区域沉积地层富含碳酸盐类矿物,从而形成了一个巨大的无机碳库。猪野泽地区砂层沉积物石英砂扫描电镜分析揭示了该区域砂层沉积物来源的多元化,既带有风成砂的特点,又经过水下环境的沉积,表明该区域砂层形成的复杂性。
李育,周雪花,李卓仑,王乃昂,2013.基于扫描电镜分析的猪野泽全新世砂层成因探讨.沉积学报31(1),149–156.[Li,Y.,Zhou,X.,Li,Z.,Wang.,N.,2013.FormationofHolocenesandlayersbySEManalysesintheZhuyeLakesediments.ActaSedimentologicaSinica31,149–156.(inChinese)]
猪野泽地球化学
常用的湖泊沉积物
有机地球化学指标有总有机碳(TOC)、碳氮比率(C/N)和有机碳同位素(δ13Corg)。它们可以反映湖泊及流域的初始生产力和植被类型,也反映了有机质随沉积物沉积后的保存状况,是湖泊及流域生态环境和古气候、古环境变化信息的良好载体。猪野泽沉积物TOC与C/N变化趋势一致,高值指示了较高的流域生产力,δ13Corg与其他两种指标变化趋势相反,其偏负指示较高的有效湿度。猪野泽沉积物地球化学指标研究结果与其他待用指标结果形成了良好对应,体现了早全新世径流量及降水量较高,中全新世流域性初级生产力达到最大和晚全新世干旱化的特点。
Li,Y.,Zhou,X.,Zhang,C.,Li,Z.,Wang,Y.,Wang,N.,2014.RelationshipbetweenpollenassemblagesandorganicgeochemicalproxiesandtheresponsetoclimatechangeintheZhuyeLakesediments.SciencesinColdandAridRegions.
李育,王乃昂,李卓仑,程弘毅,2011.河西猪野泽沉积物有机地化指标之间的关系及古环境意义.冰川冻土33(2),334–341.[Li,Y.,Wang,N.,Li,Z.,Cheng,H.,2011.TherelationshipsamongOrganicGeochemicalProxiesandtheirpalaeoenvironmentalsignificancesintheZhuyeLakeSediments.JournalofGlaciologyandGeocryology33,334–341.(inChinese)]
李育,周雪花,李卓仑,王乃昂,2013.猪野泽沉积物有机地球化学指标与花粉组合的关系及其对环境变化的响应.中国沙漠33(1),87–93.[Li,Y.,Zhou,X.,Li,Z.,Wang,N.,2013.RelationshipbetweenpollenassemblagesandorganicgeochemicalproxiesandtheresponsetoclimatechangeintheZhuyeLakesediments.JournalofDesertResearch33,87–93.(inChinese)]
隆浩,王乃昂,李育,马海州,赵强,程弘毅,黄银洲,2007.猪野泽记录的季风边缘区全新世中期气候环境演化历史.第四纪研究27(3),371–381.[Long,H.,Wang,N.,Li,Y.,Ma,H.,Zhao,Q.,Cheng,H.,Huang,Y.,2007.Mid–HoloceneclimatevariationsfromlakerecordsoftheEastAsianmonsoonmargin:Amulti–proxyandgeomorphologicalstudy.QuaternarySciences27,371–381.(inChinese)]
猪野泽地貌学
古湖泊岸堤高程测量和OSL及14C测年可更好地了解中国西北地区晚第四纪高湖面的形成和演化。经实地调查表明,猪野泽东北缘有9级古湖泊岸堤和一级阶地,这些古湖泊岸堤的年代结果体现了猪野泽从早、中全新世到晚全新世湖泊退缩的过程。全新世千年尺度上OSL及14C测年虽然存在差异,但共同现实了早、中全新世的高湖面。MIS3和MIS5阶段高湖面的情况,两种方法结果存在差异,有待进一步研究。
11猪野泽水量平衡及GIS
千年尺度湖泊演化除了受大气环流特征的影响外,蒸发也起了重要作用。湖泊蒸发量主要与相对湿度、温度、水汽压和日照时间有关。根据猪野泽地区现代观测结果,温度和相对湿度的变化可能在全新世千年尺度湖泊水位的变化中起重要作用。进一步研究显示,猪野泽湖泊水位变化受控因素较多,流域及湖面降水是最主要的控制因素,但是流域性蒸散发和湖面蒸发也会影响千年尺度湖泊面积变化。
郭晓寅,陈发虎,施祺,2000.GIS技术和水热平衡模型在古湖泊水文重建研究中的应用——以石羊河流域为例.地理科学20(5),422–426.[Guo,X.,Chen,F.,Shi,Q.,2000.TheapplicationofGISandwaterandenergybudgettothestudyonthewaterrebuildingofPaleo–lake——acaseinShiyangRiverdrainage.ScientiaGeographicaSinica20,422–426.(inChinese)]
颉耀文,王君婷,2006.基于TM影像和DEM的白碱湖湖面变化模拟.遥感技术与应用21(4),284–287.[Xie,Y.,Wang,J.,2006.AStudyonthechangesofBaijianLakebasedonTMimageandDEM.RemoteSensingTechnologyandApplication21,284–287.(inChinese)]
猪野泽气候过程
气候变化的现代过程是研究古气候变化的基础。亚洲季风边缘区受到季风与西风气流的双重影响,其古气候变化体现出了一定的复杂性,通过该区域气候现代过程的研究,短时间尺度上季风-西风相互作用明显,而且这种短尺度的联系可以推测该区域长时间尺度气候变化中两大气候系统的相互作用。
李育,李卓仑,王乃昂,2012.蒸发和环流因素对湖泊演化的影响——河西走廊猪野泽不同位置全新世沉积物古环境意义探讨.湖泊科学24(3),474–479.[Li,Y.,Li,Z.,Wang,N.,2012.Impactsofevaporationandcirculationonlakeevolution:paleoenvironmentalimplicationsforHolocenesedimentsatdifferentlocationsofLakeZhuye,HexiCorridor.JournalofLakeSciences24,474–479.(inChinese)]
李卓仑,王乃昂,李育,来婷婷,路俊伟,2012.近50年来黑河出山径流对气候变化的响应.水土保持通报32(2),7–11.[Li,Z.,Wang,N.,Li,Y.,Lai,T.,Lu,J.,2012.VariationsofrunoffinrespondingtoclimatechangeinmountainousareasofHeiheRiverduringlast50years.BulletinofSoilandWaterConservation32,7–11.(inChinese)]
湖泊演化
古气候模拟与湖泊所记录的古气候信息提取是研究过去全球变化的两种重要手段。模拟方法侧重于古气候变化机制研究,而湖泊记录主要用于古气候重建,将二者结合起来灵活运用是理解古气候变化和长尺度水循环过程及机制的重要途径。根据CCSM3.0古气候模式、湖泊水量&能量平衡模型结果,季风边缘区末次盛冰期以来的湖泊演化过程与模拟结果匹配较好。猪野泽湖泊记录是季风边缘区的典型记录,其与模拟结果匹配较好,模拟方法进一步解释了猪野泽千年尺度演化的机制问题。