晚全新世以来达里诺尔湖古湖面与古温度定量重建及环境效应

East asian monsoon(EAM) is the critical mechanism to affect the environment change for the monsoon areas in China.It will be of great importance to explore high-quality and high-resolution of lake sediment records in north China and will be helpful to get better understanding environment variation and responding mechanism to climate change in lake basin.In this study,the Dali-Nor Lake located in the north margin of EAM is selected as the research object.Through combinations of remote sensing image data and DEM data interpretation, feild sampling and laboratory experiment, the palaeo-lake level will be quantitatively reconstructed since late Holocene after Optically Stimulated Luminescence(OSL) dating and the palaeo-lake bank outlines are deeply investigated.Then the δ18O in the cellulose and carbonate of sediment core combining the analysis of the δ18O composition in modern lake are analyzed.Moreover,the paleo-temperature in surface of the lake will be quantitatively reconstructed since late Holocene when the geological age framework is built on the basis of AMS14C,210Pb and 137Cs.Finally,driving factors on climate changes like solar activity or ENSO will be selected to discuss the environment evolution process and the periodic features will be revealed in Dali-Nor Lake basin.The overall objective of this project is to develop the understanding of the history of environment changes so as to provide a sound scientific basis for environmental protection at present and prediction for future development of boreal climate in China.

东亚季风系统（EAM）是影响中国季风气候区环境演变的重要因素。研究中国北方季风区高质量和高分辨率的湖泊沉积记录，对深入理解流域环境演变及对气候变化的响应机制具有重要意义。项目拟以东亚季风区北缘的达里诺尔湖为研究对象，通过遥感影像数据和DEM数据解译、野外取样和室内实验的方法，首先在光释光（OSL）定年的基础上，分析古湖岸堤的演变特征，定量重建晚全新世以来达里诺尔湖古湖面面积演变；然后在AMS14C、210Pb与137Cs定年的基础上，建立地质年代框架，分析碳酸盐中δ18O和纤维素中δ18O稳定同位素的变化特征，结合现代湖水δ18O的特征，定量重建晚全新世以来达里诺尔湖古温度演变；最后，结合太阳活动和厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）驱动因子探讨流域环境变化对气候变化的响应，揭示流域环境演变的周期特征。该研究将为了解流域环境变化历史、当前流域生态环境保护及预测北方气候发展趋势提供有力证据。

达里湖地理位置关键，既处于东亚季风区的北缘，又位于半干旱-半湿润气候过渡区，是中国北方重要的生态功能区。在全球气候变化大背景下，达里湖正在遭受严重湖面萎缩、水资源短缺和生物多样性减少的问题。本项目以揭示达里湖演变机制和预测湖泊生命走向为目标，基于遥感数据、古湖岸剖面和原状沉积岩芯，结合ArcGIS空间分析、光释光（OSL）定年和AMS14C定年技术，定量重建了晚全新世达里湖古湖面和古初级生产力，定性重建了古氧化还原条件和古盐度，揭示了达里湖流域环境演变的周期特征。通过比较太阳总辐射强度、厄尔尼诺（ENSO）事件以及中国北方气候变化重建成果，确定了达里湖演化的驱动机制。主要成果包括：（1）距今250年以来，达里湖面积从320.92km2减少至2016年的185.0km2，减少了近42.4%。1800-1906年，达里湖流域处于冷干的气候；1906年以后，达里湖流域为暖湿-暖干交替变化的气候特征。200多年以来，气候变化是达里湖面积萎缩的主要因素。4800 cal a BP以来，达里湖湖面与年代的关系为：Y海拔 = -4×10-6X2年代+ 0.03X年代+ 1226.2 (R2= 0.9934)（2）沉积岩芯中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)和δ13C表明自2100年以来东亚夏季风（EASM）呈下降趋势。由于东亚夏季风引起的温度和养分变化，初级生产力表现出剧烈的波动，但总体呈下降趋势。与EASM相比，冬季季风降水对初级生产力的变化没有显著影响。初级生产力在1700-1550 cal a BP、1400-1250 cal a BP、1100-850 cal a BP和500-350 cal a BP较高表明达里湖流域在这些时期可能受到ENSO事件的极大影响。（3）盐度重建确定了五个古气候阶段，其中包括小冰期（LIA）、中世纪暖期（MWP）和黑暗时代冷期（DACP）。2100 cal a BP以来，达里湖的盐度以100-150年的周期在淡水、半咸水和海水阶段之间交替变化。根据沉积岩芯记录，在LIA期，由于微生物活性降低以及高营养水平，抑制了微量元素富集；而盐度含量升高有利于微量元素和有机质沉积。在MWP期间，由于富氧、低盐促进了铝、锰和铅的沉积。达里湖的氧化还原条件在2100-1400 cal a BP具有100-260年的周期。