我国东北地区0.8 Ma以来冰期千年时间尺度气候变化的黄土记录及其机制

The glacial millennial-scale climate change during early to middle Pleistocene has been founded. However, its characteristics and the drive mechanism is still unclear. Northeast China is influenced by the East Asian monsoon circulation, it may be an ideal area for study the glacial millennial-scale climate change. There is a large number of aeolian loess deposits in Northeast China , which maybe provide the possibility to study this problem. This work intends to use the grain size age model transformation based on the optical stimulated luminescence and paleomagnetic dating, and obtain　 high-resolution loess-paleosole sequence since 0.8 Ma of this area. Then, using climate proxies such as the grain size, organic carbon and boron isotope to establish the high reselution climate change seqence since 0.8 Ma, and gain the glacial climate millennial-scale variations recorded by the loess deposit. Finally, use the LOVECLIM paleoclimate model simulation, to identify the relationship of Quaternary glacial climate changes at millennium-scale between the Northeast China and the global climate change.

早、中更新世冰期千年时间尺度气候变化现象已被发现，但其特点和驱动机制还不清楚。中国东北地区气候受东亚季风影响，变幅大，可能是研究冰期千年尺度气候变化的理想区域。东北地区分布有大量的风成黄土，可能为研究这一问题提供了基础。本申请项目拟以光释光、古地磁定年为基础，获得黄土沉积的年代框架；基于粒度年龄转换模型，建立东北地区0.8 Ma以来黄土－古土壤高分辨率的时间标尺。然后利用粒度、有机碳和硼同位素等气候代用指标，尝试重建0.8 Ma以来研究区的气候变化序列，获取冰期气候千年尺度变化特征。进而利用LOVECLIM古气候模型，对冰期气候变化过程进行模拟，以查明我国东北地区第四纪冰期气候千年尺度变化原因及其与全球气候变化的关系。

项目从年代学和沉积学入手，通过对我国东北地区典型风成黄土序列开展高密度的释光年代和磁性地层学研究，结合气候替代性指标测试分析与古气候模拟，获得如下认识：.1）获得了东北地区 ~200 ka 以来黄土堆积可靠的独立释光年代序列。基于高密度释光测年结果计算的黄土沉积速率，自末次间冰期以来快速增加，并于 MIS 4（~62 ka）达到峰值，可能反映了东亚冬季风极端干冷所导致的区域干旱化过程，沙地出现了扩张；2）高分辨的磁性地层研究显示，东北地区的黄土沉积至少始于 ~1.22 Ma。基于高精度时间标尺的气候替代性指标长时间变化特征显示， ~1.2 Ma 以来，特别是 ~0.7 Ma 之后，黄土沉积变化具有强烈的 100 ka 周期，并呈长时间干旱化趋势，在 ~0.65 Ma 和 ~0.3 Ma 存在干旱增强的突变事件，可能与中更新世转型以来北半球冰期冰量增加导致的亚洲内陆干旱化增强相关；3）黄土有机碳同位素与地层有良好的对应关系，黄土层偏负、古土壤层偏正，~1.1 Ma 以来东北地区以 C3 植被占主导、发育少量 C4 植被。在 ~0.9 Ma 和 ~0.35 Ma 有机碳同位素发生显著变化，可能与长时间温度变化相关。冰期-间冰期时间尺度，区域温度是东北地区植被变化最为重要的限制因子。有机碳同位素长时间变化可能是气候变化在区域和大尺度范围叠加，进而对植被组成产生共同作用的结果；4）东北地区黄土硼同位素组成较黄土高原偏正，重建的古降雨硼同位素与磁化率、Sr 含量和 CaCO3 含量有良好的对应关系。基于黄土硼同位素重建的 0.8 Ma 以来季风降水变化结果显示，东亚夏季风强度在 ~0.6 Ma 之后，伴随大幅度冰期-间冰期旋回，趋于持续减弱。5）基于古气候模拟的冰期气候变化特征显示，末次间冰期晚期，东北地区年均降水低于现代，温度低于现代；中期，降水显著高于晚期，高于现代，而年均温低于晚期和现代；早期，降水总体上高于中期，年均温也高于中期，与晚期大致相当，低于现代。末次盛冰期，降水显著少于现代，其主要源于温室气体的减少。