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欧亚大陆中北部末次冰盛期以来的湖泊水位变化研究取得新进展

  湖泊是地球表层系统各圈层相互作用的连接点,同时,湖泊因其沉积连续、保存信息丰富、沉积速率较高等特点,忠实记录了全球不同地区气候环境演变信息。湖泊水量变化是流域范围内降水与蒸发的水量平衡的综合体现,单个湖泊水面波动往往受局部地域影响,而区域性乃至全球性的湖泊水量波动则可以较客观地指示大范围降水和湿润程度的变化,进而可以反映水汽输送与大气环流的空间格局。 

  欧亚大陆北部及中国北方地区面积广大,湖泊众多,加之地形地貌复杂多变,不同地区气候特征存在较大差异,是研究过去区域/全球气候变化及其机制的关键区域。该地区气候复杂,能敏感地随气候变化而改变其环境状况,同时反过来也会因下垫面的改变而影响区域气候变化。 

  湖泊水位高低通常能有效地指示湖盆内湿润条件的变化,进而反映区域有效降水(降水-蒸发)变化,成为重建第四纪古气候演变的重要指标之一。通过对东欧和蒙古湖泊数据库以及中国古湖泊数据库中149个湖泊水位变化资料的梳理总结,探讨了末次盛冰期(18 cal.ka B.P.)以来该地区干湿变化规律及区域分异。根据研究区气候特征和地理位置将其分为东欧湖泊区、中东亚干旱区和中国北方季风区三大湖区。根据不同水量记录在整个湖泊历史中出现的频率,采用三级重新分类区分出高、中、低三级水量,并把每个湖泊数字化的3级古水量表示成与现代的差值,得到每个湖泊样点每千年时间间隔内相对现代的5级水量变化(很湿润、湿润、无变化、干旱和很干旱)。结果表明,三大湖区末次盛冰期以来可能经历了不同的干湿变化过程:东欧地区湖泊水量记录在晚冰期之前较少,至全新世逐渐增多,且基本表现为早全新世干旱、中晚全新世相对湿润的状况;中东亚干旱区整体呈现出末次盛冰期至中全新世均较湿润而晚全新世干旱的气候状况,但区域内部不同湖泊在起讫时间和强度上存在显著差异;我国北方季风区的湿润期主要发生在早中全新世,但是不同湖泊有所不同。对比分析显示,早全新世时东欧地区东部气候随着斯堪的那维亚冰流的逐渐消退而逐渐变湿润,中全新世由于夏季北欧反气旋东翼的气旋气流增强而达到最湿润状态,西部地区早全新世由于强劲的西伯利亚热高压存在而整体偏干旱,中全新世由于夏季亚洲季风的渗透而转为湿润;中东亚干旱区冰期内的湿润条件可能主要与西风带降水及低温低蒸发有关,而全新世则可能主要与夏季风深入内陆导致降水增加有关;我国北方季风区全新世湿度变化可能主要受东亚季风控制。 

  本项成果对末次盛冰期(18 cal.ka B.P.)以来东欧及蒙古与我国北方地区湖泊空间水量变化进行分析,揭示不同区域湖泊水位变化历史及其空间分布特征,并探讨气候驱动机制下湖泊水位变化的原因,对客观认识和理解欧亚地区各气候系统之间的内在联系及深入解析全球变化机制提供一定参考。论文得到全球变化重点研发项目支持,通讯作者薛滨,全文发表于地理学报。

1 研究区范围及主要研究地点


2 18 cal.ka B.P.以来东欧地区(a)、中东亚干旱区(b)及中国北方季风区(c)湖泊水位变化统计图