黄土高原中部西峰黄土GDGT分布特征与13万年来气温重建

Quantitative reconstruction of the late Pleistocene air temperature change in the Loess Plateau is one of hot and difficult scientific questions for understanding the mechanism of climate change in East Asian monsoonal zone. GDGT, glycerol dialkyl glycerol tetraether, as a good paleothermometer, has been applied to quantitatively reconstruct air paleotemperature changes recorded by loess deposits in southern and western part of the Chinese Loess Plateau. However, there is absence of GDGT proxies in the loess deposits in the central Loess Plateau. The objectives of this research are 1) to establish the high-resolution age model of the loess deposits by optically stimulated luminescence (OSL) method in the Xiazhuang section, Xifeng, central Loess Plateau; 2) to quantitatively reconstruct the air temperature changes recorded in the Xiazhuang loess deposits during the past 130 ka by using MBT (methylation index of branched tetraethers) and CBT (cyclization index of branched tetraethers) indices of GDGT; and 3) to identify the driving mechanism of air temperature change since the late Pleistocene by comparing GDGT-derived air temperature of the central Loess Plateau with northern hemisphere insolation and atmospheric carbon dioxide concentration. As a result, the project will contribute to the better understanding of the temperature changing patterns of the Loess Plateau since the late Pleistocene.

黄土高原地区古气温定量研究是热点难点问题。微生物膜脂物甘油二烷基甘油四醚（GDGT，glycerol dialkyl glycerol tetraether）是良好的古温标，已经在黄土高原南部、西部的晚第四纪黄土剖面中取得了较好的应用，但是高原中部黄土GDGT的分布特征及其记录的古气温变化尚缺乏研究，从而限制了对黄土高原气候变化规律的深入理解。本项目拟通过高分辨率光释光定年建立黄土高原中部西峰黄土（下庄剖面）的年代标尺，首次对西峰黄土的GDGT分布特征及其指标（甲基化指数MBT、环化指数CBT）与大气年均温度的关系开展研究，定量重建黄土高原中部13万年来黄土沉积记录的古气温序列，并与北半球太阳辐射、大气二氧化碳浓度变化进行对比，进而探讨温度变化的驱动机制。本项目的实施，有望为深入理解黄土高原晚更新世以来的温度变化提供重要依据。

微生物膜脂物甘油二烷基甘油四醚（GDGTs，glycerol dialkyl glycerol tetraethers）是良好的古温标，已在黄土高原东部、西部的晚第四纪黄土剖面中取得了较好的应用，但在本项目执行以前黄土高原中部黄土GDGTs的分布特征及其记录的古气温变化缺乏研究，从而限制了对黄土高原气候变化规律的全面理解。本项目将黄土高原中部西峰剖面高分辨率（2cm间距）的磁化率指标与渭南剖面进行对比，获得了西峰黄土的年代标尺，其年代范围为130~5 ka。本项目对西峰黄土的GDGTs分布特征及其指标（甲基化指数MBT、环化指数CBT）与大气年平均温度（MAT）的关系开展了研究，定量重建了黄土高原中部130~5 ka时段黄土沉积记录的古气温序列。研究结果表明：（1）采用MBT、CBT指标重建的黄土高原中部MAT位于黄土高原西部的MAT和黄土高原东部的MAT之间，与现今黄土高原温度从西到东升高的模式一致；（2）依据表土的全球经验公式和中国经验公式重建出来的黄土高原中部的MAT均高于现代的MAT，可能表明重建出来的MAT被高估了；（3）西峰黄土GDGTs重建的MAT变化与磁化率变化存在相位差，磁化率滞后变化，在末次间冰期的相位差达9 ka，而在末次冰消期的相位差可达6 ka。（4）依据MBT-CBT重建出来的黄土高原中部的MAT可能是细菌生长期间的温度（5-9月）。本项目获得了西峰黄土130~5 ka之间的GDGTs分布特征数据，并依据GDGTs参数计算了130~5 ka期间的大气古温度变化。本项目的实施，为深入理解黄土高原晚更新世以来的大气温度变化过程以及GDGTs记录的大气古温度变化的准确性提供了重要数据。