约15万年来滇西南的植被、气候、季风与火历史研究

The Beihai wetland in the Tengchong County of Yunnan Province, a low-latitude and low-altitude region which is very sensitive to the variation of intensity of Indian monsoon, is selected as the study area. About 150 ka covering completely MIS 5 and Holocene is selected as the study period. From the region, we collected a 38.37-m-long core. The core is continuously deposited, rich in plant residues, strong magnetism, and with tephra layers. Based on this core, some dating methods such as AMS 14C dating, paleomagnetic dating, volcano ash and volcano rock dating, and OSL dating are combined to establish a precise chronology. Different environmental proxies such as pollen, charcoal, element, grain size, magnetic susceptibility, phytolith, TOC, and carbonate will be analyzed with high resolution. Based on the precise dating and the surface pollen study, ~150 ka high-resolution palaeovegetation, palaeoclimate, and palaeomonsoon evolution sequences and palaeofire history in the southwestern Yunnan Province are reconstructed qualitatively and quantitively. Then the evolution rule and driving mechanism of Indian monsoon, and the correlation between vegetation, climate and fire will be further discussed. The study will make up the blank space which the region affected by Indian monsoon is lack of ~150 ka high-precise dating, and high-resolution terrestrial palaeoclimate record. The study on fire evolution and the correlation between vegetation, climate and fire will provide the scientific basis and reference for the modern forest management, the forest fire prevention, the use of fire.

本项目以对印度季风强弱变化非常敏感的低纬度、低海拔区——云南省腾冲县北海湿地为研究区，以完整覆盖MIS 5阶段和全新世的15万年为研究时段，以已获取的沉积连续、富含植物残体、有火山灰层、磁性较强的38.37 m长的岩芯为研究对象，采用AMS 14C测年、古地磁测年、火山灰与火山岩测年以及光释光测年多种手段相结合的方法，建立精确的年代序列。通过孢粉、炭屑、元素、粒度、磁化率、植硅体、总有机碳、碳酸盐等指标的高分辨率分析，在精确定年与表层孢粉研究基础上，定性、定量重建云南西南部约15万年来高分辨率的古植被、古气候与古季风演化序列，以及古火灾演化历史，进而探讨印度季风的演化规律与驱动机制，以及植被、气候与火之间的相互关系。这将填补典型印度季风区缺乏15万年来高精度定年、高分辨率陆地古气候记录的空白，火演化以及植被、气候与火之间关系研究，将为现代森林经营与管理以及森林防火、用火提供科学依据与参考。

本项目针对目前印度季风区缺乏15万年或更长时间尺度高分辨率陆地古气候记录的研究现状，从典型印度季风区滇西南腾冲北海湿地钻取总长36.6 m的岩芯，采用AMS C-14、古地磁以及光释光等多种测年手段相结合的方法，建立了精确的年代序列，推测钻孔底部年代约18.6万年。对该钻孔进行了孢粉、炭屑、粒度和LOI等环境指标的高分辨率分析。同时，在中国西南部从表土、湖泊表泥和空气监测等方面开展了系统的现代孢粉研究，建立了表土孢粉、湖泊表泥孢粉与气候的转换函数。在精确定年与现代孢粉研究基础上，定性、定量重建了滇西南约18.6万年来高分辨率的古植被、古气候与古季风演化序列，揭示在3次完整的冰期-间冰期旋回大尺度气候变化背景下，存在H4-H1和YD等几次明显的冷干事件。定量重建的MAT和MAP结果仅基于湖表孢粉数据库的通过了95%的显著性检验，MAT波动于9-21 ℃之间，可靠性较高，而MAP波动于750-1000 mm之间，误差偏大。对炭屑指标使用CharAnalysis程序进行分析，重建了18.6万年来滇西南森林火灾演化历史，进而揭示在该区高频率、大幅度的火事件发生在温度高、气候干旱的时期，而暖湿或冷偏干时期林火较少发生。通过与典型区域古气候序列、驱动要素的综合对比以及对温度和降水指标进行数理统计分析，认为在轨道尺度上，温度受斜率和岁差的控制，降水在一定程度上受岁差的影响；2万年来的短尺度上，冰盛期后首次升温及此后逐渐增温的趋势主要受夏季太阳辐射的控制，同时，温室气体浓度的变化也起了重要的调制作用；而增温过程中存在的H1和YD突然变冷事件与大西洋温盐环流减弱有关；全新世适宜期发生在中全新世可能是受海平面上升、海表温度、冰量范围等多种因素的共同影响。该项研究将填补典型印度季风区缺乏MIS 6以来高精度定年、高分辨率陆地古气候记录的空白，也将为现代森林经营与管理以及森林防火提供科学依据与参考。