我国西北地区近千年湖泊碳埋藏速率与气候变化关系研究

Inland water ecosystems, including the lakes, ponds, impoundments, rivers and wetlands, have rarely been considered as potentially important quantitatively components of the carbon cycle at either global or regional scales, because of these inland waters cover such a small fraction of the earth’s surface area. Lake carbon cycle, however, has become the hotspot in the study of global carbon cycle with increased researches focusing on this subject. In recent years, some works have increasingly estimated the carbon stocks and average carbon sequestration rate in lake sediments among different regions, and have explored the processes and mechanisms of carbon sequestration, but the relationship between carbon sequestration rate and climate change has not been well understood..In this project, we will reconstruct the carbon sequestration rate and climate change during the last millennium, recorded by 210Pb, 137Cs and AMS14C well-dated lake sediments from the northwestern China, such as Sayram Lake, Bosten Lake, Jili Lake and Kalakule Lake. Furthermore, this project will research this relationship between carbon sequestration rate and climate change during the last millennium, based on a comprehensively comparison of climate change reconstructed in lake sediments itself and other credible archives and meteorological data, and then primarily reveal the processes and mechanisms of carbon sequestration rate influenced by climate change.

内陆水生生态系统，如湖泊、水库、河流和湿地等，虽然占地球表面积较小，但通过传输、埋藏和矿化等碳循环过程在区域尺度和全球尺度碳循环研究中都起了不可忽视的作用，也日益成为当前全球碳循环研究的热点领域之一。近年以来，大量工作估算了全球不同区域湖泊碳埋藏总量和平均碳埋藏速率，也初步探讨了碳埋藏的过程和机制，但对近千年湖泊碳埋藏速率与气候变化之间的关系尚缺少系统研究。本项目拟在前期工作的基础上，选择我国西北地区典型湖泊（如：赛里木湖、博斯腾湖、吉力湖和喀拉库勒湖，等）作为研究载体，运用210Pb、137Cs和AMS14C等年代学手段，建立准确可靠年代学模式。综合开展多代用指标研究，建立近千年湖泊碳埋藏速率时间序列，及气候变化（代用指标）时间序列。通过碳埋藏速率和气候记录的广泛对比分析，揭示湖泊碳埋藏速率与气候变化之间的关系，初步释译气候变化对湖泊碳埋藏速率的影响过程和可能机制。

在全球变暖的背景下，深入理解中亚地区气候变化对全面认识该地区水文循环及社会生态环境响应有重要意义。中亚干旱区（Arid Central Asia, ACA）晚全新世气候变化收到广泛关注，但对作为亚洲水塔的中亚高山区（High Central Asia, HCA）气候变化过程却缺乏深入研究。天山被誉为“中亚水塔”，位于中亚核心地区，是中亚众多河流的源头(如塔里木河、伊犁河、玛纳斯河、锡尔河，等等)；该地区生态环境脆弱，对未来全球变暖的响应可能更为强烈；同时，该地区又是我国“一带一路”倡议之陆上丝绸之路的关键区域。对这一地区历史水文气候变化的理解不仅是探究区域生态环境与社会历史发展进程相互作用的关键，也为陆上丝绸之路未来气候变化提供基础数据。.为了查明该地区气候变化过程及其与太阳活动和大气环流的关系，本项目利用位于中天山的深水湖泊赛里木湖和高山冰川湖泊哈尔努尔湖钻孔岩芯，在137Cs、210Pb和AMS14C建立可靠年代学的基础上，通过有机碳(TOC)、有机氮(TN)、碳/氮比(C/N)、碳酸盐含量和粒度等多种代用指标分析，重建了该地区晚全新世气候变化历史。研究结果显示，（1）晚全新世以来该地区共发生了4次降水显著增加时期(4000-3780、3590-3210、2800-2160和 890-280cal yr BP)和1次降水微弱增加时期(1700-1370cal yr BP)，这与中亚东部地区已有的降水/湿度记录相吻合，表明晚全新世以来该地区具有相似的水文气候变化模式；（2）进一步通过与中亚高山区其他湖泊、石笋、冰芯、树轮和冰碛物等记录对比显示：在百年尺度上，最近2000年以来中亚高山区气候变化模式一致，表现为暖干-冷湿气候组合。进一步与中亚干旱区对比，发现中亚西风控制区不论是干旱区还是高山区最近2000年气候变化模式皆呈暖干-冷湿组合。最后，我们认为太阳活动减弱以及整个环北大西洋地区大气环流南移，特别是中纬西风主要路径的南移，可能是中亚地区晚全新世水文气候变化的最主要原因。