西北干旱区吉力湖摇蚊记录的全新世温度变化研究

The studies of paleoclimate change in the arid area of northwest China during the Holocene has yielded substantial achievements, however, the trend of Holocene temperature change, abrupt temperature change events and the hydrothermal configuration on centennial-interdecadal scale in this area are still unclear due to the lack of high-resolution temperature records which combine an unambiguous season-temperature proxy and precise dating. Here, a long core will be retrieved from Jili Lake which is selected as the study object from northern Xinjiang. A high-quality chronology will be established using 210Pb/137Cs and AMS14C dating which were measured from the top sediment and plant macrofossils in the core, respectively. Then, a high-resolution summer temperature sequence will be reconstructed by taking chironomid as the temperature indicator, and the trend of Holocene temperature change in the arid area of northwest China will be revealed on this basis. Furthermore, the structural characteristics of abrupt temperature change events on centennial-interdecadal scale will also be investigated. Afterwards, the hydrothermal configuration on centennial-interdecadal scale during the Holocene will be analyzed by integrating the conventional physical and chemical indicators and other published precipitation/moisture records from this area. Finally, the possible mechanism of Holocene summer temperature change in the study area will be discussed using the re-analysis datasets and model simulations. The project results will help to better understand the past climate change and solve the Holocene temperature conundrum and provide scientific basis of predicting the future climate change in the study area.

我国西北干旱区古气候变化研究取得了较多成果，但由于缺乏定年准确、季节温度指示意义明确的高分辨率温度记录，造成对该区域全新世温度变化趋势、百年-年代际尺度温度突变事件的结构特征及水热配置方式尚不清楚。项目拟选择新疆北部吉力湖为研究对象，钻取沉积连续的全新世湖相岩芯，通过表层沉积物210Pb/137Cs测年和钻孔中植物残体AMS14C定年，获得准确可靠的年代框架；以摇蚊为温度代用指标，重建西北干旱区全新世高分辨率夏季温度变化序列，明确该区域全新世温度变化框架，并进一步分析百年-年代际尺度温度突变事件的结构特征；然后，结合钻孔常规理化指标和已发表的降水/湿度记录，揭示研究区全新世百年-年代际尺度上的水热配置格局；最后，利用再分析资料和气候模拟资料，讨论全新世温度变化可能的驱动机制。项目成果有助于理解我国西北干旱区气候变化历史，有助于解决全新世温度变化谜题，并为预测未来环境变化提供科学依据。

我国西北干旱区因缺乏定年准确、季节温度指示意义明确的高分辨率温度记录，造成对该区域全新世温度变化趋势和百年-年代际尺度温度突变事件的特征尚不清楚。项目选择新疆阿勒泰地区双湖为研究对象，钻取4.2米长的湖相岩芯，通过表层沉积物210Pb/137Cs测年和钻孔中植物残体AMS14C定年，获得了双湖全新世准确可靠的年代框架。以摇蚊为温度代用指标，重建了研究区全新世高分辨率夏季温度变化序列。结果发现：(1)研究区全新世夏季温度呈逐渐下降的趋势。(2)叠加在该趋势上的是百年‒年代际尺度的一系列温度突变事件，这些事件与北大西洋全新世Bond冷事件有较好的对应关系。(3)温度变化的趋势和突变事件可能分别受夏季太阳辐射和总太阳辐照度的驱动。为深化对研究区历史时期温度变化的认识，评估现代暖期的历史地位及温度突变事件对人类社会的影响，本研究通过设置客观标准，从迄今已发表的30条古温度记录中筛选出10条基于湖泊沉积、冰芯、树轮等地质载体的高质量记录，开展综合集成研究。结果发现：(1)研究区过去1000年温度变化记录的一致性较好，研究区经历了中世纪暖期(1000‒1250 AD)、小冰期(1450‒1850 AD)和现代暖期(1850 AD至今) 等典型气候异常期；与过往认识不同，该区域现代暖期增温幅度并未超过中世纪暖期。(2)1-1000 AD研究区温度变化记录较少且差异较大，其所指示的汉代和隋唐时期的气候均同时存在温暖和寒冷两种矛盾结果。(3)中世纪的增温为丝路天山北道快速发展提供了气候环境背景，小冰期的降温对以嘉峪关封闭为标志的丝路衰落也产生过重要影响。需要指出，西北干旱区1-1000 AD温度记录的稀缺和差异已经对厘清当时水文气候变化过程及其对人类社会发展的影响形成了阻碍，未来亟需开发更多完整覆盖过去2000年的可靠记录，并着重查明前一千年温度变化是否存在局地信号。研究结果从代用指标季节性偏差的角度助推了全新世温度变化谜题的解决，为预测未来气候变化提供科学依据。