川西南高山湖泊沉积记录的过去2000年植被和气候变化

Alpine lacustrine sediments are sensitive to climatic changes, so it is widely to reconstruct vegetation and climate changes by using alpine lacustrine sediments. The reconstructions of the climate changes in Hengduan Mountain regions during the last 2000 years are of great importance to understand the Indian summer monsoon dynamic mechanisms. In this proposal, we will select two alpine lake records as research objects. We will establish the highly accurate chronological model by the combination of AMS14C method on the terrestrial plant residues and 210Pb-137Cs method on the upper sediments. Based on the accurate chronology, we will use multiple palaeoenvironmental and palaeoecological index (pollen, plant macrofossil, total organic carbon, total nitrogen, biogenic silicon content, etc) to reconstruct the vegetation and climatic changes during the last 2000 years over southwestern Sichuan province, with special focus on the climatic patterns over some typical intervals such as Medieval Warm Period, Little Ice Age, and Current Warm Period. Then we will compare climatic changes over the southwestern China to reveal the Indian summer monsoon evolution law. Lastly, we will compare our climatic index with the forcing like solar variability, ITCZ, tropical Pacific and Indian Ocean sea surface temperature to explore the possible underlying mechanisms on the climate change over southwestern Sichuan province during the last 2000 years.

高山湖泊沉积对气候变化敏感，其被广泛地用来重建植被和气候变化历史。重建最近2000年横断山脉地区气候变化，对于理解印度夏季风演化规律及其驱动机制具有重要意义。本项目拟以川西南小相岭两个高山湖泊为研究对象，利用陆生植物残体AMS14C和浅层沉积岩芯210Pb、137Cs测定相结合的年代学方法，建立沉积岩芯高精度的年代标尺。在此基础上，利用孢粉和植物大化石指标，重建近2000年小相岭地区植被演替过程；结合其他环境代用指标（总有机碳、总氮、总磷、生物硅含量、有机质碳氮同位素等），恢复近2000年川西南地区温度和降水变化历史，重点关注典型时期（如中世纪异常期、小冰期和现代变暖时期）温度-降水变化特征。开展区域气候对比分析，揭示过去2000年印度夏季风演化规律。通过与太阳活动、热带太平洋-印度洋海温等指标进行遥相关分析，探讨过去2000年川西南地区气候变化的动力成因。

中国西南地区是长江、澜沧江、怒江等重要河流的源头或上游，水资源极其丰富；此外，中国西南地区是中国生物多样性最丰富的地区，生态环境相对脆弱。因此，理解该地区水文气候变化特征对于区域农业生产、生态系统以及水文安全具有重要意义。近年来随着全球变暖，中国西南地区极端水文气候事件频发，对人民生活和社会经济造成了严重影响。未来变暖趋势下，该地区降水如何变化成为学者和公众关注的重要科学问题。为了更好预测未来变暖背景下中国西南地区水文气候变化特征，有必要对历史时期该地区水文气候对温度变化的响应特征及相关驱动机制进行研究。目前对中国西南地区晚全新世特别是过去2000年水文气候变化特征及其驱动机制仍然理解不够，有必要开展更多该地区高分辨率水文气候重建工作。.为了探究中国西南地区晚全新世特别是最近2000年气候变化特征及其驱动机制。本项目利用位于川西南的高山冰蚀湖—心海和高山断陷湖—彝海钻孔岩芯，基于浅层沉积岩芯210Pb和137Cs定年以及陆生植物残体AMS14C定年，建立了沉积岩芯可靠的年代学模型；通过烧失量、总有机碳、总氮、碳/氮比、有机质δ13C等多种代用指标综合分析，重建了川西南地区晚全新世特别是最近2000年气候变化历史，阐明了百年尺度气候变化模式。研究结果表明：(1)川西南地区气候呈现中世纪时期(950~1350AD)和现代暖期(1850AD至今)暖干，黑暗时代冷期(450~850AD)和小冰期(1400~1850AD)冷湿的组合特征；(2)川西南水文气候记录与中国西南地区其他水文气候记录(如湖泊沉积物和石笋)基本一致，表明在百年尺度上，最近2000年中国西南地区水文气候变化基本一致，表现为黑暗时代冷期和小冰期相对湿润，中世纪时期和现代暖期相对干旱的特征，这种水文气候变化特征同样存在于ISM控制的邻近热带/副热带季风区(如华南、南海、东南亚、印度北部等)；(3)通过与驱动因素对比，我们认为半球间温度梯度驱动的赤道辐合带(ITCZ)经向移动，以及与热带太平洋海温相关的厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)活动(通过沃克环流和西太副高)，共同控制中国西南地区最近2000年百年尺度水文气候变化特征。这项研究对于改善气候预报模型精度以及科学预测未来变暖背景下中国西南地区极端水文气候变化具有重要意义。