基于生物壳体和湖泊沉积物自生碳酸盐二位同位素的古温度定量重建

Establishing an independent temperature index is one of the major tasks and highly exploratory research in paleoclimate reconstruction by means of geochemical theory and the method.The method for estimating the palaeotemperature is increasingly perfect in lake system,however,there is insufficient, which make the palaeotemperature reconstruction uncertainty.To solve the problem,efforts have been made to explore new research methods. Here we propose to verify temperature conversion function relationship each other under different environmental conditions through the analysis of clumped isotopes and trace elements signals of modern Corbicula fluminea and lake sediments in four typical lakes in Yunnan province，a low-latitude plateau area, we will then build a quantitative relationship between biogenetic and those derived from lake sediments clumped isotope and temperature, in combination with meteorological data and chronology sequence.Finally we will reconstruct the temperature change during the past 100 years through applying the constructed quantitative models for a comparison with long-term temperature monitoring data. Therefore we can verify and cross-validate the quantitative model through climate signals derived from clumped isotope records from modern shell and recent sediments in different types of Yunnan lakes,the reliable relationship between lake temperature and biogenetic and lake sediment isotope signals across Yunnan lakes can be established.Through the comparison of the results from different lakes, we can evaluate the confounding factors affecting quantitative relationship and the balance between air temperature and water temperature will be discussed, which can provide an independent and effective indicator for paleoenvironmental reconstruction.

利用地球化学理论与方法建立独立的温度指标是古气候重建的重大任务之一，是探索性极强的研究工作。虽然湖泊系统中古温度的估算方法日趋完善，但都存在不足，使古温度重建存在不确定性，探索新的研究方法十分必要。本项目提出了利用不同环境条件下建立温度转换函数关系的思想，拟通过云南低纬度高原四个典型湖泊中的现代双壳类河蚬和湖相沉积物的二位同位素和微量元素的对比分析，结合年代学与器测数据，探索建立生物壳体和沉积物的二位同位素与温度的定量转换函数关系，并将其应用到过去100年来高原湖泊温度变化，以期通过不同类型湖泊中的河蚬壳体和沉积物二位同位素交叉检验来自气候信号的定量转换函数的有效性，确立河蚬壳体和湖泊沉积物的二位同位素与绝对温度之间可靠的函数关系；通过对比研究，探讨影响这些定量转换函数的其他因素，并探讨大气温度和水体温度之间的平衡，为古气候环境的重建提供一个相对独立和有效的代用指标。

随着自然环境变化研究的深入开展，十年至百年短时间尺度人与自然相互作用的研究已成为目前全球探讨的热点和前沿问题，而湖泊沉积物则是研究过去气候环境变化及人类活动影响过程的最好载体，对研究区域环境变迁历史和预测未来环境变化具有借鉴意义。本项目以云南高原几大湖泊沉积物为主要研究对象，钻取湖泊表层沉积物，分析其粒度、碳酸盐以及有机质含量等指标，建立沉积物的年代序列，参照岩芯年代数据， 结合文献资料和器测数据， 探讨百余年以来人类活动干扰下的湖泊沉积响应；对不同时段的水质实测和分析分析，以对水体的富营养化进行动态监测；在研究区域内和东南亚季风区采集河蚬生物样品，以期通过生物壳体的同位素探讨该季风区域的气候变化特点。杞麓湖湖泊沉积物的综合指标分析结果表明，近70年来杞麓湖地区气候特征及其人类活动历史经历了3个阶段，人类活动对该区域的湖泊水位及生态也产生了巨大的影响，尤其是80年代以来，远超过气候对其的影响。异龙湖的水质参数分析和代用指标综合结果也表明，该地区由于受到人类活动的影响，水质恶化，生态脆弱。对此应减少人类活动的干扰，以实现生态的可持续发展。通过对泸沽湖南部主湖区70个表层沉积物样品粒度分析，指出泸沽湖南湖表层沉积物粒度空间分布的差异性特征受控于湖泊沉积动力过程及沉积物对环境变化响应敏感程度的差异。研究湖泊表层沉积物粒度组成不仅对于认识湖泊水动力及物质输入状况有很大的促进作用，对合理选择钻孔岩心提取、开展湖泊沉积古气候环境变化研究具有一定的参考意义。通过程海水质实测数据，分析和探讨了温度、叶绿素、pH值和溶解氧等参数的变化特征，结果表明，该湖泊夏秋季水温会发生分层，造成水体富营养化加剧和蓝藻水华爆发，对水安全造成威胁。为此，应在夏秋季加强水质监测，在初步掌握规律及变化影响因素的前提下采取适当的措施，防止水质持续恶化。