全新世气候变化的新疆天山石笋和阿勒泰山泥炭高分辨率记录及其与盆地湖泊记录的对比

Different models of Holocene paleoclimatic variation in arid central Asia (ACA) have been put forward during the past decades. Evidences mainly from stalagmites and lake sediments at high altitudes (about 2000 m or higher) implied that Asian summer monsoon dominated this region during the Holocene. However, evidences mainly from lake sediments in low-lying basins (normally, lower than 1800 m) shown an arid early Holocene, a wetter (less arid) early to mid-Holocene and a moderately wet late Holocene (westerly model), which is apparently different from the typical climatic change pattern in monsoonal China with a wet early to mid-Holocene and an arid late Holocene (monsoon model). The confirmation of the co-existed "monsoon model" and "westerly model" at different altitudes is urgent for further understanding of the Holocene climate changes in this region, especially the direct comparing records from highlands and low-lying basin. The proposed work will reconstruct the high-resolution Holocene paleoclimatic records with reliable age frame based on stalagmites from Tianshan Mountains and peat sediments from Altai Mountains first, and then, these records will be compared with the previously reported records from nearby lake sediments of Bosten Lake in the northern Tarim Basin and Wulungu Lake in the northern Junggar Basin respectively. This work will provide new knowledge and a better comprehensive understanding about the differences between the climate changes at different altitudes in arid central Asia during the Holocene, which is important for the prediction of the future climate change and the choice of the countermeasure of the human society in this region.

我国内陆干旱区全新世气候变化研究总体不如季风区深入和充分，在全新世古气候演化的总体特征上还存在"季风模式"和"西风模式"的明显冲突，这使得在内陆干旱区加强具有可靠年代框架和高分辨率信息的全新世古气候记录重建显得较为迫切。本项目选定新疆的两套盆山体系，分别为天山/塔里木盆地和阿勒泰山/准噶尔盆地，对天山中段（塔里木盆地博斯腾湖主要补给河流开都河的上游）新近获得的全新世石笋样品和阿勒泰山中段（准噶尔盆地，额尔齐斯河支流克兰河上游）的泥炭样品开展高分辨率的年代和同位素地球化学分析测试，在此基础上重建这两个研究地点的高分辨率全新世山地古气候演化历史，并和对应的两个盆地当中的湖泊沉积物（塔里木盆地博斯腾湖和准噶尔盆地乌伦古湖）已有的研究结果进行对比，以期更进一步全面的理解全新世期间内陆干旱区山地和盆地的气候演化历史，为更深入认识内陆干旱区气候变化及其区域响应做出贡献。

针对内陆干旱地区，全新世湿度变化历史重建结果中存在的“西风”和“季风”模式的争议，在精确的年代学工作和详细的现代过程研究基础上，重建了全新世期间天山巴音布鲁克溶洞石笋氧/碳同位素（δ18O，δ13C）记录和阿勒泰山哈拉沙子泥炭岩心α-纤维素碳同位素（δ13C）记录。.阿勒泰现代过程研究结果表明，阿勒泰哈拉沙子泥炭岩心α-纤维素δ13C应当是一个夏季温度变化的指示器，其记录了过去约11ka以来，研究区夏季温度的总体增高趋势（与北半球高纬度地区冰契δ18O和石笋δ18O记录的冬季温度总体升高趋势一致），以及早、晚全新世夏季温度总体偏高，而中全新世（约4-6 ka BP）夏季温度整体偏低的变化特征（与阿勒泰冰心δ18O记录、天山高山湖泊孢粉温度重建记录、青藏高原东北部湖泊有机温标记录、内蒙古湖泊孢粉温度重建记录一致）。.阿勒泰泥炭岩心α-纤维素δ13C记录的全新世期间温度整体升高趋势具有两个方面的重要意义：1）高海拔地区累积的冰雪物质，在晚全新世升高的温度背景下，加速消融，更多的冰雪融水注入到低海拔地区的湖泊当中，使得湖泊扩张；这些很可能是前述的研究区高海拔地区表现为“季风”模式，而低海拔地区则表现为“西风”模式的根本原因。2）我们获得的天山巴音布鲁克溶洞全新世石笋δ18O记录，与位置更偏西的科桑洞石笋δ18O记录、阿勒泰山冰心δ18O记录、北半球高海拔地区的冰契δ18O记录和石笋δ18O记录，在全新世期间的整体偏正趋势一致；表明天山石笋δ18O更应该首先是一个温度的指示器。.众所周知，在现代全球变暖的背景下，内陆干旱区的高海拔地区的冰雪物质加速消融，相应的河川径流量也增加。我们的研究结果表明这样一个总体的趋势，很可能在整个全新世期间都是存在的。短期来看，高海拔地区的冰雪物质加速消融对局地的生态系统和经济发展是有利的；然而长期来看，假如全球变暖加速发展并持续下去，可能对内陆干旱地区生态系统的维持和经济发展造成不可逆转的伤害，毕竟该区域高海拔地区的冰雪资源量总体是有限的。