宋雅瓊，羅　耀，李雙成，王紅亞

(北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，北京 100871)

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太白山三清池湖泊沉積記錄的全新世氣候變化及周期討論*

宋雅瓊，羅耀，李雙成，王紅亞**

(北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，北京 100871)

通過(guò)對(duì)太白山三清池湖泊沉積柱芯的低頻磁化率(χlf)、頻率磁化率(χfd)、總有機(jī)碳(TOC)、粒度參數(shù)指標(biāo)的時(shí)序序列進(jìn)行小波分析，探討太白山全新世氣候變化過(guò)程及周期波動(dòng)性. 結(jié)果顯示：中、晚全新世太白山氣候變化具有明顯的階段性特征；千年尺度上，χlf、χfd、TOC和平均粒徑參數(shù)序列反映的主周期分別為1427、1427、1427和1452a，晚全新世5410calaB.P.距今期間存在8次顯著的冷暖交替震蕩；在百年尺度上，χlf、χfd、TOC和平均粒徑參數(shù)序列還揭示出分別以492、492、467和467a為周期的次一級(jí)變化，且整體上經(jīng)歷近似10次的短期冷暖波動(dòng). 此外，以上結(jié)果與全球范圍內(nèi)全新世氣候周期有著較好的一致性，表明我國(guó)東部高海拔地區(qū)在千年和百年尺度上，對(duì)全新世氣候振蕩同樣具有相似的響應(yīng).

太白山；三清池；全新世；小波分析；周期波動(dòng)；氣候變化

全新世千、百年尺度的氣候快速變化及氣候波動(dòng)的周期性研究是古環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1]. 近年來(lái)，多種沉積物[2-4]顯示出全新世在全球范圍內(nèi)存在千年及百年尺度上的氣候振蕩特征. 在我國(guó)，有關(guān)全新世氣候的周期性探討相對(duì)較少，且多集中于東部低海拔[5-6]及西北干旱[1,7]地區(qū)，而對(duì)于我國(guó)東部高海拔地區(qū)卻鮮有研究. 太白山海拔3767.2m，是秦嶺主峰[8]，處于太白山上的湖泊受人類活動(dòng)干擾較少，其沉積物良好地記錄全新世以來(lái)的氣候變化信息，是進(jìn)行古環(huán)境研究的理想材料. 近年來(lái)，眾多學(xué)者[9-12]通過(guò)使用氣候代用指標(biāo)、與黃土高原古氣候變化模式對(duì)比、氣候—孢粉轉(zhuǎn)換模型等方法，從多方面研究太白山古氣候及植被變化特征，并初步建立全新世以來(lái)氣候冷暖波動(dòng)的時(shí)間序列. 然而，由于高分辨率沉積序列的缺乏及所獲取剖面年代時(shí)限較短，太白山在全新世不同尺度氣候變化的周期性研究較少[8,10]，且通過(guò)小波分析多指標(biāo)時(shí)序序列來(lái)討論古氣候變化的方法也并不多見(jiàn). 小波是指零均值、振幅小且快速衰減的一類特殊波形，其具有時(shí)域與頻域分析的雙重特性，應(yīng)用小波變換分析氣候記錄的時(shí)間序列不僅有助于揭示氣候變化在各種時(shí)間尺度上的周期特征，而且還能顯示出各種周期信號(hào)隨時(shí)間的變化[13].

本文使用取自太白山三清池的沉積物柱芯作為研究材料，對(duì)其礦物磁性、總有機(jī)碳(TOC)、粒度參數(shù)等多種氣候代用指標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)合AMS14C測(cè)年建立剖面年代框架，對(duì)該時(shí)序序列進(jìn)行小波分析，尋找太白山全新世在千年尺度上及百年尺度上的古氣候可能存在的周期波動(dòng)，并探討在各個(gè)周期下氣候變化特征.

1 研究區(qū)域及樣品采集

1.1 研究區(qū)域簡(jiǎn)介

太白山(圖1a)位于我國(guó)中部，處在亞熱帶氣候與暖溫帶氣候的南北分界線上. 其作為秦嶺主峰，亦是我國(guó)中東部最高峰. 受冰川作用，南坡保存有較為完整的冰川地貌，其上發(fā)育的冰蝕湖(如玉皇池和東、西佛爺池)與冰磧湖(三清池)(圖1b)為古環(huán)境研究提供了良好的材料. 太白山山體相對(duì)高差達(dá)3000m，高山湖泊受人類干擾較少，其沉積物能較為準(zhǔn)確的記錄古氣候變化信息.

三清池是太白山南坡中部的冰磧湖(現(xiàn)已干涸)(圖1b)，位于由二爺海至玉皇池所構(gòu)成的槽谷內(nèi)，其西面可見(jiàn)該槽谷橫剖面存在明顯的三道側(cè)磧壟，三清池處于中間側(cè)磧末端之上，海拔約為3080m，處于巴山冷杉林植被帶，是太白山冰川運(yùn)動(dòng)所達(dá)到的最低位置. 三清池終磧垅相對(duì)高度80～100m，為一向南凸起的弧形壟崗，是由于冰舌在此停留而形成，冰川消退后終磧垅堵水形成三清池[14].

圖1 太白山在中國(guó)分布位置(a)和三清池(b)研究區(qū)域Fig.1 Taibai Mountain in mainland China(a) and location of Sanqing Chi in the study area (b)

1.2 樣品采集

使用鋁制飯盒對(duì)太白山三清池附近深約80cm的沉積物剖面SQC07(33°55′N，107°56′E)進(jìn)行連續(xù)垂直扣取采樣，在室內(nèi)將柱芯分割為厚1cm薄塊，裝入塑封袋中密封保存，共獲取樣品80個(gè). 在北京大學(xué)地表過(guò)程分析與模擬教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室使用BartingtonMS2型磁化率儀測(cè)量低、高頻磁化率(χlf、χhf)，計(jì)算獲得頻率磁化率(χfd).TOC含量測(cè)定在中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所分析測(cè)試中心完成，同時(shí)粒度參數(shù)在北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院第四紀(jì)粒度實(shí)驗(yàn)室通過(guò)采用英國(guó)MalvernInstruments公司生產(chǎn)的Mastersizer2000激光粒度儀測(cè)量獲取. 為建立剖面年代框架，先后選取其6個(gè)樣品在北京大學(xué)考古文博學(xué)院科技考古與文物保護(hù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行AMS14C測(cè)年，利用樹(shù)輪校正曲線IntCal13和程序Calibv7.04將這6個(gè)14C年代數(shù)據(jù)校正為日歷年(calaB.P.)，結(jié)果可以看到，沉積物剖面在50～51cm處測(cè)年結(jié)果出現(xiàn)倒置現(xiàn)象，與余下測(cè)年結(jié)果所形成年代沉積趨勢(shì)相悖(表1). 三清池為太白山最后一次冰川作用后所形成的冰磧湖，湖泊面積較小，其所在流域整體水動(dòng)力不強(qiáng)，由剖面序列特征可知平均粒度、TOC指標(biāo)在50～51cm處表現(xiàn)較為平穩(wěn)，并無(wú)強(qiáng)烈流水沖刷作用，故排除碳庫(kù)效應(yīng)及再沉積作用[15]的可能. 此外，我們對(duì)太白山其他湖沼沉積物進(jìn)行研究，如佛爺池(待刊)、跑馬梁等，對(duì)其底部剖面樣品測(cè)年，結(jié)果均不足6000calaB.P.. 綜上，此處測(cè)年可能是由實(shí)驗(yàn)誤差所致，本研究中并不采用. 采用其他5個(gè)測(cè)年數(shù)據(jù)，分別計(jì)算相鄰2個(gè)測(cè)年點(diǎn)之間的平均沉積速率，建立這一剖面的年代模式.

表1 加速器質(zhì)譜AMS14C測(cè)試結(jié)果及校正后年代

2 研究方法

2.1 氣候代用指標(biāo)

長(zhǎng)期以來(lái)，人們嘗試使用各種氣候代用指標(biāo)來(lái)解譯古氣候. 其中，理解湖泊沉積中代用指標(biāo)的環(huán)境意義和確定較準(zhǔn)確的沉積年代，是利用湖泊沉積物重建過(guò)去氣候環(huán)境演變的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)[16].

一般認(rèn)為，湖泊沉積物的磁化率與粒度指標(biāo)能較好地反映水動(dòng)力特征，進(jìn)而指示古環(huán)境狀況. 磁化率(χlf)是物質(zhì)被磁化難易程度的一種度量，大致反映了樣品中亞鐵磁性礦物的富集程度[17]，粒度是對(duì)沉積物中顆粒大小的度量. 三清池湖泊面積較小，地表徑流與植被覆蓋情況是影響沉積物的主要因素. 當(dāng)氣候濕潤(rùn)時(shí)，三清池地區(qū)內(nèi)植被發(fā)育良好，侵蝕多集中于土壤表層，且具有一定的成土作用，且此時(shí)地表徑流發(fā)育，流域內(nèi)較細(xì)的顆粒物質(zhì)多由徑流攜帶至湖底沉積，故此時(shí)平均粒徑較低[18]而χlf指標(biāo)較高[19]. 反之，在氣候較為干旱的情況下，植被的覆蓋較差，寒凍風(fēng)化作用加強(qiáng)，同時(shí)突發(fā)性的強(qiáng)降水過(guò)程，使地表更多的粗顆粒物質(zhì)進(jìn)入湖泊，致使沉積物中粗顆粒組分含量增加[11]，對(duì)于磁性礦物以細(xì)顆粒(SD)為主的三清池而言，假單疇(PSD)-多疇(MD)磁性礦物的增多會(huì)導(dǎo)致χlf降低，另一方面，對(duì)于三清池這一封閉湖泊而言，氣候濕潤(rùn)時(shí)，還原環(huán)境引起的碳酸鹽溶解同樣會(huì)使磁性礦物相對(duì)積累[20-21]. 實(shí)際上，水動(dòng)力在對(duì)粒徑進(jìn)行分選的同時(shí)，也會(huì)對(duì)礦物進(jìn)行密度分選，即當(dāng)較粗的輕礦物與較細(xì)的重礦物在同一粒級(jí)沉積物中共存時(shí)，較輕礦物更易被流水?dāng)y帶，而重礦物相對(duì)在三清池內(nèi)富集，引起χlf增強(qiáng)[22]，這也可以解釋在三清池湖沼沉積物χlf指標(biāo)與平均粒徑序列并不嚴(yán)格一致的現(xiàn)象. 而對(duì)于反映了樣品的礦物磁性隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度變化而衰減程度的χfd，沉積物樣品頻率磁化率的變化可以確定超順磁(SP)顆粒的相對(duì)含量波動(dòng)[23]，即χfd對(duì)沉積物中的細(xì)顆粒含量更為敏感，其與平均粒徑指標(biāo)的負(fù)相關(guān)變化較χlf更為顯著，其值較高時(shí)多指示出周?chē)h(huán)境存在良好的成土作用，暗示氣候更加溫暖濕潤(rùn).TOC指標(biāo)直接反映沉積物中有機(jī)質(zhì)含量的多少，TOC含量越高，有機(jī)質(zhì)含量越高；TOC含量越低, 則有機(jī)質(zhì)含量越低[19]. 三清池位于側(cè)磧壟末端之上，湖泊水溫較低，水生植物發(fā)育較少，有機(jī)質(zhì)的來(lái)源主要依賴于湖周?chē)懮脖坏陌l(fā)育情況，較高的有機(jī)質(zhì)含量反映良好的植被發(fā)育，指示出適宜的暖濕氣候.

2.2 小波分析

小波分析是在傅里葉(Fourier)變換的基礎(chǔ)上引入窗口函數(shù)，它通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)哪负瘮?shù)來(lái)進(jìn)行分析，借以有效地反映時(shí)間序列的局部變化特征，從而可以清楚地揭示出各個(gè)周期在序列中所處的位置[7]. 小波分析中用到的函數(shù)具有多樣性，根據(jù)研究對(duì)象特征及各小波的優(yōu)勢(shì)，本文采用Morlet小波，它能很好地兼顧時(shí)間域和頻率域的分辨率.

三清池剖面底層沉積物測(cè)年結(jié)果為5768calaB.P.，為減小有序時(shí)間序列邊緣效應(yīng)的影響，在小波分析前，先對(duì)時(shí)序序列向兩隊(duì)進(jìn)行一定程度的延伸. 小波變換結(jié)束后，去掉兩端延伸數(shù)據(jù)的小波變換系數(shù)，保留原數(shù)據(jù)序列時(shí)段內(nèi)的小波變換特征. 小波變化結(jié)束后，將小波系數(shù)在所有尺度上進(jìn)行平方求和，即得小波方差. 小波方差表征時(shí)間序列中某尺度周期波動(dòng)的強(qiáng)弱，小波方差的峰值對(duì)應(yīng)顯著周期，為求得小波方差最大值所對(duì)應(yīng)的周期，還需將變換尺度轉(zhuǎn)換為實(shí)際周期.

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)果及分析

圖2給出太白山三清池湖泊沉積物剖面的χlf、χfd、TOC及平均粒度指標(biāo)隨年代變化序列，灰色實(shí)線為代用指標(biāo)曲線經(jīng)傅里葉濾波平滑處理后的結(jié)果，圖中黃色條帶與紅色虛線所指示位置均表示三清池晚全新世可能存在的寒冷時(shí)期，其中黃色條帶與Bond所給出的全新世冷事件相對(duì)應(yīng)，同時(shí)給出三清池地區(qū)出現(xiàn)冷事件與其他地區(qū)時(shí)間對(duì)比(表2). 各指標(biāo)之間變化存在良好的一致性，χlf、χfd、TOC呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，而粒度指標(biāo)則表現(xiàn)出反相位關(guān)系，這與之前所述氣候代用指標(biāo)解譯模式相符，紅色虛線所指示的寒冷時(shí)間(c1～c4)顯示三清池全新世氣候變化或存在千年尺度的周期，且存在4次氣候冷暖交替的循環(huán)變化(圖2). 在5768-5100calaB.P.階段，TOC含量先升高后降低，χfd短暫波動(dòng)后，數(shù)值開(kāi)始降低，平均粒徑呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，至5100calaB.P.(c4)處達(dá)峰值，依據(jù)全新世整體氣候特征判斷，此階段可能處于全新世大暖期將近結(jié)束階段，氣候自此開(kāi)始趨于寒冷干燥，但仍處于頻繁的波動(dòng)中，存在 4945-4616calaB.P.時(shí)期有趨暖的波動(dòng)以及其后相鄰的4213calaB.P,冷期，再次波動(dòng)直至3608calaB.P.(c3)，氣候整體開(kāi)始好轉(zhuǎn). 此階段中，4213calaB.P. 冷期與全新世冷事件3有較好對(duì)應(yīng)，一方面表明全球性的氣候振蕩在太白山同樣具有較好反映，另一方面顯示太白山氣候特征可能并非由單一周期所主導(dǎo)，特征曲線更有可能是多個(gè)周期疊加后的產(chǎn)物. 盡管3608-885calaB.P.階段氣候整體趨于溫暖，但代用指標(biāo)頻繁的波動(dòng)顯示出全新世氣候的不穩(wěn)定性，具體表現(xiàn)在2754calaB.P.與1998calaB.P.左右兩次快速變冷事件，或分別與全新世事件2、1相對(duì)應(yīng)，而氣候代用指標(biāo)揭示出1380-1132calaB.P.變暖過(guò)程似乎暗示此時(shí)處于中世紀(jì)暖期. 自885calaB.P.后，氣候再次轉(zhuǎn)向寒冷干燥，在761calaB.P.(c1)左右表現(xiàn)較為突出，可能與小冰期對(duì)應(yīng)，氣候變冷過(guò)程持續(xù)時(shí)間較短，結(jié)束于390calaB.P.之后，太白山氣候在經(jīng)歷劇烈波動(dòng)后進(jìn)入現(xiàn)代暖期. 這里，太白山高海拔湖泊沉積所顯示的小冰期事件開(kāi)始時(shí)間要早于中國(guó)東部大部分低海拔地區(qū)，這一部分原因可能是由于太白山高山帶特殊的氣候驅(qū)動(dòng)機(jī)制所引起，同時(shí)也可能由于近年來(lái)人類活動(dòng)對(duì)表層沉積物的擾動(dòng)及樣品測(cè)年誤差造成，具體原因還需相關(guān)數(shù)據(jù)做深入討論. 但總而言之，氣候代用指標(biāo)所揭示出的晚全新世氣候冷暖交替波動(dòng)及千年尺度上近似等時(shí)間間隔所出現(xiàn)的氣候冷事件(c1～c4)，都暗示出太白山氣候變化的確存在某種周期性節(jié)律變化.

表2 三清池全新世寒冷事件時(shí)間與其他地方時(shí)間對(duì)比(cal aB.P.)

圖2 三清池剖面氣候代用指標(biāo)(紅色虛線、黃色條帶指示全新世可能存在的氣候周期變化的冷事件，灰色條帶指示中世紀(jì)暖期發(fā)生時(shí)段)Fig.2 Total organic carbon content(TOC), mineral magnetism (χlf, χfd) and average particle size for the Sanqing Chi sequence(Vertical yellow bars and red dashed line denote the cold events of climate in Taibai Mountain, vertical grey bars indicate themedieval warm period)

3.2 氣候代用指標(biāo)序列的小波時(shí)頻分析

三清池湖泊沉積物剖面的χlf、χfd、TOC及粒度序列的小波變換結(jié)果如圖3所示. 在小波系數(shù)圖(圖3a～3d)中，背景設(shè)置為白色，由藍(lán)色至紅色表示系數(shù)由低到高的變化，4個(gè)序列的小波方差圖見(jiàn)圖3e～3g. 為進(jìn)一步說(shuō)明小波變換結(jié)果給出的三清池晚全新世以來(lái)的氣候冷暖交替變化特征，本文分別計(jì)算氣候代用指標(biāo)所對(duì)應(yīng)最大小波方差尺度下的變換曲線的零值，并取各指標(biāo)對(duì)應(yīng)零值的平均值作為分段基礎(chǔ)，圖中使用灰色點(diǎn)劃線劃分出8個(gè)氣候帶，由s1～s8標(biāo)識(shí).

由小波方差圖(圖3e～3h)可知，三清池剖面χlf、χfd、TOC和平均粒徑指標(biāo)分別在1160、1160、1160和1180a的變換尺度下均對(duì)應(yīng)峰值，依據(jù)公式[13]計(jì)算實(shí)際周期分別為1427、1427、1427和1452a，即太白山晚全新世以來(lái)氣候在千年尺度下的周期性變化明顯，周期為1427～1452a. 該尺度上的χlf與TOC小波系數(shù)變換具有一致性. 三清池晚全新世以來(lái)，s1～s8區(qū)域內(nèi)的χlf小波系數(shù)差異顯著，整體上具有8次數(shù)值高低交替的準(zhǔn)千年尺度變化，分別是：5410-4730calaB.P.較低期、4730-4010calaB.P.較高期、4010-3330calaB.P.較低期、3300-2590calaB.P.較高期、2590-1855calaB.P.較低期、1855-1145calaB.P.較高期、1145-425calaB.P.較低期及425calaB.P.至今較高期，即三清池在5410calaB.P.至今的時(shí)間里，其植被侵蝕狀況先后經(jīng)歷了強(qiáng)→弱→強(qiáng)→弱→強(qiáng)→弱→強(qiáng)→弱的8次周期性變化，谷值對(duì)應(yīng)出的顯著變冷時(shí)間與上文所述c1～c4事件近似(圖3a，c). χfd指標(biāo)雖然同樣在千年尺度上表現(xiàn)出周期性，但存在一定局部性，即χfd指標(biāo)在3330calaB.P.至今的時(shí)間內(nèi)周期變化明顯，在s5～s1階段內(nèi)依次呈現(xiàn)高→低→高→低→高的波動(dòng)特征，但在s6～s8階段內(nèi)特征變化較弱(圖3b). 千年尺度的主周期在粒度指標(biāo)小波系數(shù)圖也同樣存在，變換系數(shù)(圖3d)的正負(fù)信號(hào)變動(dòng)與上述2個(gè)指標(biāo)變化相反，即太白山氣候干濕狀況同樣經(jīng)歷類似的周期震蕩，這也增強(qiáng)了小波分析結(jié)果的可靠性. 其在顯著周期的主要集中區(qū)間在s1～s4階段內(nèi)，而在s5～s8處周期不穩(wěn)定，且與上述3個(gè)指標(biāo)項(xiàng)有1/4個(gè)相位差，整體上與χfd指標(biāo)較為相近. 由小波方差圖(圖3e～3h)可知，三清池氣候代用指標(biāo)除存在千年尺度的主周期外，分別還在400、400、380和380a的尺度上出現(xiàn)一個(gè)次峰值，χlf、χfd、TOC和平均粒徑的實(shí)際周期分別為492、492、467和467a.

圖3 清池剖面氣候代用指標(biāo)(χlf、χfd、TOC、平均粒徑)的小波系數(shù)(a～d)及小波方差(e～h)(灰色虛線將三清池序列劃分為8個(gè)冷暖交替的氣候帶，綠色虛線表示主、次周期對(duì)應(yīng)的小波尺度)Fig.3 Wavelet coefficients(a-d) and variances(e-h) of total organic carbon content(TOC), mineral magnetism(χlf, χfd) and average particle size for the Sanqing Chi sequence(Grey dashed dot lines divide Sanqing Chi sequence into eight alternate warm and cold climate zones(s1-s8)at millennial-scale)

為了更清楚揭示晚全新世以來(lái)三清池氣候的周期變化特征，現(xiàn)在分別繪制各氣候代用指標(biāo)在千年尺度上(約為1160a左右)及百年尺度上(約為390a左右)的小波變換系數(shù)實(shí)部隨時(shí)移的系數(shù)變化曲線(圖4). 在千年尺度上，現(xiàn)階段χlf、χfd、TOC指標(biāo)已達(dá)峰值，平均粒徑達(dá)谷值，可以認(rèn)為目前太白山正處于暖濕大背景下，未來(lái)太白山的暖濕環(huán)境背景仍會(huì)維持一段時(shí)間，但長(zhǎng)尺度上有偏向干冷的趨勢(shì). 而從百年尺度上可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段χlf、χfd、TOC指標(biāo)已達(dá)谷值，而平均粒徑已處于峰值，故太白山目前處在暖濕大背景下較為寒冷的一段時(shí)期，預(yù)計(jì)未來(lái)氣候會(huì)開(kāi)始有所好轉(zhuǎn).

圖4 三清池剖面χlf、χfd、TOC含量和平均粒徑指標(biāo)千年(a～d)及百年(e～h)尺度上小波系數(shù)變化曲線Fig.4 Wavelet coefficients course lines of χlf, χfd, TOC and average particle size at millennial(a-d) and centennial(e-h) scales in the Sanqing Chi section

3.3 全新世千年—百年尺度周期變化

三清池湖泊沉積物顯示出約467～492、1427～1452a的氣候周期變化并非個(gè)例.Bond等研究北大西洋冰漂碎屑沉積后[3]得出著名的1470a全新世周期變化. 其后，阿拉伯粉塵[27]給出了1450～1470a周期、加拿大西部湖泊沉積物[2]顯示出的1500a周期以及沖繩海潮黑潮演變的1500a周期，都表明1500a的氣候周期可能是全新世冰后期氣候波動(dòng)的主導(dǎo)周期[28]，且被認(rèn)為似乎是末次冰期氣候波動(dòng)在冰后期的延續(xù)[29]. 在我國(guó)，若爾蓋高原紅原剖面[29]功率譜分析中，1463、512a周期通過(guò)檢驗(yàn)，而湖光巖瑪珥湖[29]同樣檢驗(yàn)出2930a(約為1450a的2倍)、1140a及490a的周期成分，青藏高原泥炭[30]含量顯示出1428、512和255a準(zhǔn)周期. 小波解譯出的三清池全新世氣候周期與以上成果非常接近，這一結(jié)果表明除在中、低緯度帶的平原地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與大西洋氣候振蕩存在一致的證據(jù)外，千年與百年尺度的周期變化在我國(guó)中部高海拔地區(qū)同樣體現(xiàn). 另一方面，也說(shuō)明全新世的氣候周期振蕩的確存在全球的同步性，暗示出全新世氣候波動(dòng)現(xiàn)象與第四紀(jì)冰期旋回類似，存在某種大尺度上氣候周期變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制，而并非是海洋-大氣相互作用過(guò)程中隨機(jī)波動(dòng)的結(jié)果. 然而，實(shí)際周期依據(jù)研究區(qū)域與選取材料的不同而存在差異，且在有關(guān)全新世千-百年尺度的氣候變化的驅(qū)動(dòng)因子問(wèn)題上，目前并沒(méi)有一致的共識(shí). 理論上來(lái)說(shuō)，如果存在某種單一確定性的機(jī)制驅(qū)動(dòng)全新世氣候周期變化，則全球范圍內(nèi)的氣候周期波動(dòng)應(yīng)該具有一致性. 但實(shí)際上，即使是小冰期和大暖期這種全球性現(xiàn)象，但因各地自然地理?xiàng)l件的不同，其發(fā)生的時(shí)間也存在差異. 值得注意的是，太白山沉積物結(jié)果雖然在周期數(shù)值上與全球其他地區(qū)存在一致性，但其波動(dòng)相位與低緯地區(qū)相差約400a左右[6]，這很可能是由于高山帶特殊地理位置對(duì)全新世氣候驅(qū)動(dòng)的獨(dú)特響應(yīng). 太白山作為我國(guó)中東部最高峰，一方面封閉的湖泊沉積物能良好的記錄古氣候變化信息，反映出全新世以來(lái)的氣候在千-百年尺度的周期振蕩變化的特征；另一方面，因太白山湖泊的高海拔與所處地理位置對(duì)東亞季風(fēng)響應(yīng)的更加敏感，使得沉積物記錄對(duì)這種氣候韻律變化在中緯度地區(qū)更具代表性.

4 結(jié)論

本研究采用小波分析對(duì)太白山湖泊沉積物的χlf、χfd、TOC和粒度氣候代用指標(biāo)進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示出晚全新世以來(lái)太白山氣候環(huán)境演變具有明顯的階段性變化，對(duì)全新世中冷事件與中世紀(jì)暖期氣候在代用指標(biāo)中有良好體現(xiàn)，反映出湖泊沉積物對(duì)全新世氣候變化的響應(yīng)機(jī)制在太白山同樣存在. 千年尺度上，三清池剖面χlf、χfd、TOC和平均粒徑參數(shù)序列所顯示出的實(shí)際周期分別為1427、1427、1427和1452a，并給出晚全新世5410calaB.P.以來(lái)，氣候存在8次冷暖交替振蕩變化. 在百年尺度上，χlf、χfd、TOC和平均粒徑參數(shù)序列揭示出分別為492、492、467和467a周期的次一級(jí)變化，且整體上經(jīng)歷了近似10次的短期冷暖波動(dòng). 據(jù)小波過(guò)線變化曲線，可以判斷目前太白山正處于暖濕大背景下的較為寒冷時(shí)期，預(yù)計(jì)未來(lái)太白山的暖濕環(huán)境背景仍會(huì)維持一段時(shí)間，在百年尺度上，氣候會(huì)開(kāi)始有所好轉(zhuǎn). 最后，太白山全新世氣候周期與全球范圍內(nèi)氣候振蕩有著較好的一致性，表明我國(guó)東部高海拔地區(qū)對(duì)全新世氣候振蕩同樣具有相似的響應(yīng).

致謝:感謝張彩娜、程穎同學(xué)在野外工作中的幫助，感謝北京大學(xué)第四紀(jì)實(shí)驗(yàn)室周力平老師、北京大學(xué)分析測(cè)試中心王智賢老師、中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所楊京蓉老師在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中的指導(dǎo).

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Holocene environmental change and climatic periodicities recorded from the lacustrian sediments in the Sanqing Chi section, Taibai Mountain

SONG Yaqiong, LUO Yao, LI Shuangcheng & WANG Hongya**

(College of Urban and Environmental Sciences, Peking University, Beijing 100871, P.R.China)

Withwaveletanalysis,theHoloceneenvironmentalchangeandclimaticperiodicityinTaibaiMountainareanalyzedbasedonmultiplepaleoclimaticproxyanalysis(χlf, χfd,TOCandgrainsize)inthelakesedimentsfromSanqingChisection.TheresultsshowobviousgradualcharacteristicintheperiodicitiesandenvironmentalchangeofTaibaiMountain.Onalongertimescale,thereistheamillennial-scalevariabilityofHoloceneclimatewithperiodicitiesof1427ainχlfsequence, 1427ainχfdsequence, 1427ainTOCsequence,and1452ainmeanparticlesizesequence. 8timesofsignificantclimateshiftsareexaminedinχlfsequencesince5410calaB.P..Onacentennialscale,periodicitiesof492a, 492a, 467a, 467aareidentifiedinχlf, χfd,TOCandgrainsize,respectively,indicating10timesclimaticoscillationsince5410calaB.P..TheconsistencyinHoloceneclimaticperiodicitybetweenTaibaiMountainandotherregionsintheworldshowsthattheenvironmentalresponsetoHoloceneclimaticoscillationalsoexistsathighattitudeareaineasternChina.

TaibaiMountain;SanqingChi;Holocene;waveletanalysis;climaticperiodicity；climaticchange

*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41171160)資助. 2015-03-23收稿；2015-10-13收修改稿. 宋雅瓊(1990～)，女，碩士研究生;E-mail:lvpinic@126.com.

**通信作者;E-mail:why@urban.pku.edu.cn.