全球气候变化的研究现状及主要方法探讨

摘 要 为科学预测未来自然气候变化及其变化趋势，本文介绍国内外全新世气候记录研究现状以及两种代表性的记录方法：石笋重建古气候和泥炭腐殖化度记录方式，及其目前研究现状和成果。

关键词 全新世气候;石笋;泥炭腐殖化

前言

在经济飞速发展的今天，气候突变和环境问题不断出现，严重威胁着人类生存和经济发展。全球变暖和极端气候事件多发已经成为人类生存和经济发展所面临的严峻挑战，为了避免气候灾害的发生，需要研究气候变化的规律和驱动机制。

1全新世气候记录研究现状

全新世是1869年由哲尔瓦（P.Gervais）提出的，并在1932年国际第2届第四纪会议正式通过。对于全新世的起始时间，目前国际上还存在较大分歧，1969年召开的国际第四届第四纪会议确定起始时间为10000±250aBP，以新仙女木事件（Younger Dryas Evnet，简称YD事件）结束为全新世起始时间也是约11500aBP是目前应用较为广泛的划分时间之一;约8KaBP时开始了中新世暖期，作为早全新世结束的标志;3KaBP环境变化激烈成为晚全新世开始的标志。全新世时间的划定和三分法的广泛应用为全新世的研究奠定了基础，使全新世在国内外的研究取得了突破性的进展。

1.1 国外研究现状

国外对全新世的研究主要趋向于全新世时期温度和湿度的变化趋势及其变化的驱动机制。东非湖泊链藻记录[1]也提供了非洲14000年以来的降水历史，10000～7200aBP是湿润期，2200～0aBP为干旱期;7200～2200aBP具有很强的季节变化。Agnihotri对阿拉伯海12000年来的沉积记录研究表明印度季风与太阳活动有良好的匹配关系。热带非洲冰芯记录提供了过去11700年的气候变化历史，揭示了3个突变气候阶段：8300，5200和4000年，其中4000年后是非洲历史上最大的干旱期[1]。Esper建立的北半球中高纬14个地点的树轮记录表明，近1000年气温序列相似于被广泛引用的北半球中高玮度地区温度变化曲线。

1.2 国内研究现状

国内洞穴石笋研究最早是刘东生，主要阐述了层厚与降水的响应关系，重建北京地区年分辨率的干湿变化趋势。Wang通过研究南京葫芦洞石笋重建了晚更新世以来东亚季风演化序列，石笋δ18O与格陵兰冰芯δ18O记录相似，证实了东亚季风与极地气候具有遥相关。通过对董哥洞石笋的研究，用δ18O重建了1.5万年以来贵州蓀波古气候变化序列，分析了全新世早、中、晚期东亚夏季风由弱-变强-再逐渐变弱的趋势，降水由少-增多-变少-再增多，气温由低-变高-再次变低的趋势，证实了在全新世蒸波地区的古季风环流与北极地区存在遥相关关系。刘子亭等[2]通过校正环境年代记录，重建全新世环境演变的历史，论证在早中晚全新世气候经历了早中期逐渐增湿，然后在晚期逐渐变干的过程，此变化与全新世太阳辐射持续减弱有关。因此，国内研究的主要方向是全新世内部的气候变化，全新世气候变化驱动机制研究相对薄弱。

2石笋重建古气候

利用洞穴沉积物重建古气候最早是由ONeil和Hendy提出，洞穴石笋研究发展迅速，取得许多有意义的成果。目前石笋重建古气候主要是利用多种环境替代指标来实现，其中最主要的就是利用碳氧稳定同位素。

2.1 稳定氧同位素

稳定氧同位素是目前石笋重建古气候应用最为广泛旳代用指标，取得了一系列的成果，亚洲季风区温度与降水δ18O的正相关关系被δ18O与夏季风的强度的强烈的反相关关系所掩盖，因此中国季风区的石笑δ18O记录主要代表了当时的降水氧同位素信息，反映的是夏季风的强弱。由此可以看出石笋δ18O反映亚洲季风的强弱，以及降水量和温度的变化情况成为当前研究的主流方向之一。

2.2 稳定碳同位素

石笋δ13C的变化较δ18O更为复杂，也存在其受到的影响因素较为复杂的情况，根据总结，主要影响因素为：①土壤CO2值的变化;②大气CO2的δ13C及其浓度的变化;③植被密度的变化;④植被类型（C3、C4）的变化;⑤土壤溶液溶解围岩碳酸盐能力的变化;⑥含CO2溶液在溶解CaCO3时体系封闭条件的变化;⑦含饱和CaCO3的渗出水在洞穴中沉淀CaCO3的速度及其受物理化学条件影响的变化。正是因为影响因素的复杂多样性，目前石声对气候的指代意义还存在分歧。

3全新世气候记录的发展前景

（1）目前利用石笋碳同位素重建古气候还处于定性解释阶段，重建古气候方面的研究还存在很多的不足，对于碳同位素来源的整个地球物理化学过程及其控制机制解释不清楚，石笋中碳同位素各来源的贡献率依然比较薄弱，需要通过理论创新与技术设备创新等手段改进公式或发表新公式，尽快建立更为科学的古植被重建定律或定量化公式，推动利用洞穴次生化学沉积物碳氧同位素重建古气候向精确定量化方向发展;

（2）目前，泥炭腐殖化度作為气候代用指标的研究仍在继续，并且也表现出其优点。尽管在研究中存在一些问题，但其作为气候代用指标的有效性已经得到很好的证实，在充分认识泥炭形成环境的基础上，探讨这一气候代用指标在古环境研究中的价值。再者，泥炭在形成过程中，气候是最基本的控制因素，其温度、湿度同时影响腐殖化度的形成，即腐殖化度的高低记录温度与湿度的变化。同时腐殖化度的测定方法相对简便、快捷，对实验设备要求不高，有利于推广与应用。

参考文献

[1] Thornalley D J R，Elderfield H，Mccave I N . Holocene oscillations in temperature and salinity of the surface subpolar North Atlantic[J]. Nature，2009，457（7230）：711-714.

[2] 刘子亭，杨小平，朱秉启. 巴丹吉林沙漠全新世环境记录的年代校正与古气候重建[J]. 第四纪研究，2010，30（5）：925-933.

作者简介

魏雨露（1989-），女，陕西西安人;学历：硕士，工程师，研究方向：土地工程、水利工程相关研究。