山西北部全新世植被演替和气候变化定量重建

华北地区全新世孢粉记录较多，但高分辨率定量研究较少，特别是古植被定量重建更少。申请者在山西省北部吕梁山宁武县海拔1800m林线附近的一个封闭型湖泊-公海（水深约10m）获得一长约10m，连续的湖泊沉积物岩芯，底部碳十四年龄约为12518aBP，是华北地区少见的能覆盖全新世连续的高山湖泊记录。本研究拟以1cm（约10-20年分辨率）切分样品，通过较高分辨率的年代学和高分辨率孢粉，结合已有的花粉现代过程研究，定量重建山西北部地区全新世植被变迁历史和气候变化（最冷、最热月温度、年均温和年降水量）过程，揭示山西北部地区全新世植被演替和气候变化规律、气候突变事件的强度和周期，探讨其发生原因和机制，为进一步认识华北地区自然环境演变格局的变化，进行生态环境恢复和探讨未来环境发展趋势提供理论基础和科学依据。

全新世以来的环境变化格局不仅奠定了当今全球环境的基础, 而且影响着今后全球气候与环境的变化过程。本项目试图先建立现代花粉与植被、气候定量关系，再依据较高分辨率的年代学和高分辨率孢粉分析，定量重建山西省北部宁武公海末次冰消期以来古植被、古气候。表土花粉与植被定量关系研究显示，研究区主要的花粉类型与植被之间均存在一定的相关性，通过相对花粉产量的校正，花粉与植被关系可以得到明显提升。相关系数均达0.5以上。草原区花粉与植被关系相关性低于森林植被，经过相对花粉产量的校正，主要种类蒿属、藜科和菊科花粉与植被的相关系数达0.5以上。在此基础上，用REVEAL模型和LOVE模型，定量重建了研究区4个样点的植被组成，并与植被调查结果对比，结果显示两者之间的相关系数在0.8以上，表明结果基本可靠。现代花粉与气候WA-PLS分析表明，年降水量观测值与模拟值的的相关系数 R2为0.84; 模拟误差65mm； 年均温R2为0.82; 模拟误差1.5℃，最热月温度R2为0.82; 模拟误差值1.5℃, 最冷月温度R2为0.86; 模拟误差值1.8℃。可见经过筛选的表土花粉数据可以用来定量重建研究区主要气候参数。. 公海地区较高分辨率年代学研究显示，岩心的校正后年龄最老为14.7cal.ka。以1cm进行样品分析，最高分辨率可达3-6年。公海地区末次冰消期以来的植被和气候重建结果显示：末次冰消期植被为以蒿属、禾本科为主的草原，降水量只有300mm左右，温度变化剧烈, 寒冷期温度较现代低约2-4℃；全新世以来年降水量逐渐升高，至7000-5000年达到峰值，约高于现代200mm左右；温度变化与降水变化并不同步, 11000cal.aBP,最热月温度已达全剖面最高，可能与太阳辐射强度变化有关，但最冷月温度变化基本与降水量变化同步,可能主要受季风影响。自8500-3000 cal.aBP左右，区域植被均为以栎属为主的落叶阔叶林，以7000-5000cal.aBP，阔叶树植被盖度最高。3000 cal.aBP以来, 季风剧烈衰退,降水量较中全新世下降约150-200mm。其中910-1270 A.D为温暖湿润期，年均温较现代高2℃左右，年降水量较现代高100mm左右。1920s以来，受人类活动影响，年均温和最冷月温度均较19世纪增加1-2℃，年降水量平均减少50mm。