获得了自然地理环境对人类活动影响的新认识,中更新气候转型和10万年冰期旋回出现的关联机理

东北地区是我国最重要的粮食主产区之一,但这里的农业生产活动受气候变化影响较大。长期以来,由于东北地区古气候记录研究非常薄弱,对这里的气候变迁了解不够。我院博士研究生曾琳等在鹿化煜教授等的指导下,对东北地区黄土古气候记录进行了研究。他们的最新研究结果表明,东北地区的黄土堆积始于120万年前,是全球中更新气候转型背景下的产物。这一研究结果发表在近期出版的国际学术刊物Journal
of Quaternary Science上。

获得了自然地理环境对人类活动影响的新认识,中更新气候转型和10万年冰期旋回出现的关联机理。1月21日,Nature
Communications《自然-通讯》杂志在线发表了中国科学院地球环境研究所孙有斌研究员团队与比利时和美国科学家合作完成的研究论文“Diverse
manifestations of the Mid-Pleistocene climate
transition”。该论文提出了“中更新世气候转型多样性表现”的新概念,强调了冰盖消长和温室气体浓度变化会改变地球气候系统尤其是低纬水文循环对外部强迫的响应,为理解过去季风变化机理和预测未来气候变化趋势提供了新视角。

近期出版的国际重要学术刊物《Journal of Human Evolution》、《Quaternary
Science Reviews》、《Quaternary Research》和《Scientific
Reports》分别发表了我校地理与海洋科学学院鹿化煜教授课题组的系列研究成果。他们通过对东秦岭地区和青藏高原东北部古今人类行为的研究,获得了自然地理环境对人类活动影响的新认识。

黄土是一定气候条件下的堆积物,因此,它是古气候变化的记录者。黄土与深海沉积、高纬度冰盖等,成为揭示过去气候变化的重要支柱之一。我国东北地区有大面积的黄土堆积,它与中亚、欧洲的黄土堆积连成一个带,是冰期气候的产物。在1997年春季,地理与海洋科学学院鹿化煜教授等对东北地区的黄土开始进行研究。2003年以来,他们对东北地区的黄土堆积进行了广泛的野外调查和采样,对重点露头和剖面进行了深入分析。从2008年开始,曾琳同学作为硕士研究生加入到这一研究工作中。他们对牛样子沟剖面、三把火剖面和头道井子剖面等进行了高密度的剖面和探井采样,对上千个样品进行了古地磁和磁化率等测试,结合光释光测年和沉积速率分析,研究团队首次确认我国东北地区的黄土堆积至少从120万年开始。同时,他们认为,在那时由于北半球高纬地区冰盖扩大、温度降低和气候周期转型等,使得我国东北地区气候变干、风力加强,因而在合适的地貌部位堆积了风成黄土。这是第一次直接获得东北地区最老黄土的年代,证实了他们在2011年发表在《科学通报》初步结果,那篇论文是受关注的论文之一。

第四纪地球气候经历了大幅的冰期-间冰期波动,最引人注目的是在距今1.2美高梅手机登录 ,~0.7Ma期间冰盖消长、海温变化等由对称的4万年波动转变为不对称的10万年旋回,简称为中更新世转型(Mid-Pleistocene
Transition,
MPT)。2005年美国《Science》杂志公布了未来亟需解决的125个重要的科学难题,其中“What
causes ice
ages?即什么引发了10万年的冰期旋回?”与中更新世气候转型密切相关。经典的米兰科维奇理论认为北半球高纬夏季太阳辐射是驱动全球气候变化的主要诱因,然而,偏心率引起的太阳辐射变化甚微,不足以引起10万年冰期气候旋回。因此,中更新气候转型和10万年冰期旋回出现的关联机理,是长期困扰古气候研究的难题。

以张红艳博士为第一作者发表在《Journal of Human
Evolution》的论文,通过对距今39-13万年期间陕西洛南龙牙洞附近土壤稳定碳同位素的研究,揭示在冰期-间冰期气候变化背景下,虽然植被发生了演替,但是,古人类选择了植被组成变化小、相对稳定的乔木植被区活动,表明古人类对环境的适应和选择。发表在《Quaternary
Science
Reviews》论文的第一作者是孙雪峰副研究员,他们通过对汉江中上游地区汉中盆地、安康盆地等埋藏旧石器的研究,发现在距今120万年古人类就来到汉江上游地区,并在距今90万年、60万年和10万年有多期密集的活动;在汉江流域发现的大量石核、石片、石球和手斧等,是古人类的直接遗迹。发表在《Quaternary
Research》的论文,通过对黄土堆积的系统测年,揭示陕西蓝田地区在距今43-5万年期间,有多期的古人类活动,这是继古人类到达蓝田地区后,远古人类持续存在的新证据,这篇论文的第一作者是博士生卓海昕同学。以贾鑫博士为第一作者发表在《Scientific
Reports》的论文,通过对青藏高原东北部自然地理环境演变的研究,发现降水和温度以及生态对民族分布、饮食结构和行为等,有重要影响:藏族食用的青稞、牦牛和藏羊是高寒湿润气候的产物;蒙古族以肉奶为主的饮食方式,是干旱寒冷气候造成的;汉族和回族以种植为主,是适应青藏高原湟水谷地湿润气候和地形平坦的盆地地貌的结果。这些新发现为认识人类行为与环境的关系,提供了重要证据。四篇论文的第一作者,都是我校地理与海洋学院的年轻教师和研究生。

该篇论文的第一作者为曾琳同学,地理与海洋科学学院鹿化煜教授为通讯作者,参加这一研究工作的还有地理与海洋科学学院弋双文高级工程师、徐志伟助理研究员和研究生吕安琪、张文超、吴海峰、冯晗、崔梦淳以及地球科学与工程学院的李永祥教授。本研究得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费支持。

该研究聚焦黄土高原西北部巨厚的黄土沉积,通过环境钻探获取了430米高质量岩心,结合古地磁、26Al/10Be定年和对比构建黄土发育的年代标尺。利用高分辨率黄土碳酸盐碳同位素记录,重建了过去1.7
Ma以来季风降水影响的植被变化,揭示出在1.2Ma以前夏季风变化以2万年周期为主,到0.7Ma以后表现为混合的10万、4万和2万年周期。对比模拟实验结果,认为轨道强迫、冰盖及CO2浓度对温度和降水变化的影响存在差异,温度变化主要受岁差和CO2调控,而降水则主要受岁差影响,中更新世冰盖扩张和CO2浓度降低,抑制了低纬水文循环对太阳辐射的直接响应。

据了解,我国人类活动历史悠久、自然环境独特,从160万年前古人类来到这片大地,就开始了不断地演化、迁徙或者被替代。在独特季风气候的养育下,远古人类适应或者改造自然环境,留下了丰富的遗迹,对揭示季风气候和生态环境对人类行为的影响,提供了宝贵的资料。认识人类行为演化与环境的关系,也是世界上备受关注的重要科学问题。围绕这些科学问题,我校鹿化煜教授课题组利用先进的实验设备不断探索科学奥秘,取得多项成果。参加这些研究工作的还有我校地理与海洋科学学院、地球科学与工程学院以及中国科学院、香港大学、同济大学、东南大学、法国自然博物馆、澳大利亚La
Trobe大学的多位教师和同学。这些研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目、澳大利亚研究理事会项目等联合资助。

原文链接:

美高梅手机登录 1

原文链接:

(地理与海洋科学学院 科学技术处)

图 最近1.7 Ma季风代用指标与太阳辐射和冰量变化对比及小波分析结果

该工作得到科技部重点研发计划、中科院国际大科学计划培育专项、国家自然科学基金的支持。

(地理与海洋科学学院 科学技术处)

论文链接:

数据链接:

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

相关文章