图书馆知识库

       青藏高原被誉为“世界第三极”，地处欧亚大陆内陆，远离人类工农业生产密集区，独特的地形孕育了大量的现代冰川，使其成为中低纬度通过雪冰记录研究气候和环境历史变化的理想地区。尽管青藏高原南部和北部的冰芯研究已取得一批成果，但高原中部的唐古拉山脉目前仍然缺少长时间序列的冰芯记录。该地区冰芯记录不仅是联系青藏高原南、北部冰芯记录的纽带，而且是认识区域气候和环境变化以及南亚季风北界变迁的基础，同时也是全面认识高原大气环境记录的关键区域。因而，该地区长时间序列的冰芯气候环境记录研究具有重要意义。本文依据2005 年中美联合各拉丹冬峰考察期间钻取的147 m 长的冰芯，通过实施多参数定年（3H、210Pb、年层计数法、火山事件参考层位、流动模型模拟），重建了青藏高原中部近500 年来（1477~1982 AD）气候和大气环境变化的历史，并探讨了近200 年来的重金属（Pb、Cd、Bi 等）变化特征。
      通过分析各拉丹冬冰川区以及其他典型冰川区雪冰化学现代记录（δ18O、主要离子、微粒），阐明了其季节变化和空间分布特征及其环境意义。各拉丹冬雪冰化学记录季节特征显著，非季风期表现为高值，季风期表现为低值。各拉丹冬主要离子浓度（特别是陆源离子）和微粒含量整体上高于高原南部（如珠峰东绒布冰川）而低于高原北部（如老虎沟12 号冰川），且远高于南极和格陵兰雪冰浓度，这表明各拉丹冬冰川区雪冰化学记录受南亚季风和粉尘传输距离的影响。结合NCEP/NCAR 再分析资料的地面风速以及HYSPLIT 模型模拟的后向气团轨迹分析，认为各拉丹冬地区雪冰陆源离子和微粒含量受非季风期沙尘事件携带的大量粉尘物质的影响，其主要的可能来源为中亚和青藏高原本身的干旱区。
       利用各拉丹冬冰芯δ18O 和积累量记录重建了青藏高原中部地区近500 年来
（1477~1982 AD）的气温和降水变化历史，探讨了δ18O 与北大西洋涛动（NAO）的联系。各拉丹冬冰芯δ18O恢复的过去500 年气温变化以上升趋势为主，其中1477~1830s AD总体以寒冷为主要特征（小冰期），并出现四次冷暖波动；1840s AD 以来以温暖为特征，20 世纪以来气温急剧上升，是过去500 年中最温暖的时段。与青藏高原其他冰芯和资料重建的气温记录对比，尽管存在升温幅度和冷/暖位相的差异，但均记录到“小冰期”和20 世纪以来的强烈升温，表明各拉丹冬冰芯重建的气温很好的反映了青藏高原总体的气温变化历史。各拉丹冬冰芯积累量很好的反映了南亚季风降水的变化；过去500 年的积累量记录表明，高原中部在17 世纪前期、18 世纪以及20 世纪前期为高降水期，16和19 世纪则为低降水期。各拉丹冬冰芯记录的降水量变化趋势与高原其他冰芯记录具有一致性（如19 世纪的低降水），但细节上存在差异，可能与不同区域受不同水汽来源的影响有关。各拉丹冬冰芯气温记录与NAOIsummer 显著正相关，积累量记录与NAOIsummer存在负相关性，这可能是由于NAO 变化引起的高空环流场的变化，导致青藏高原西侧绕流风系发生改变，进而加强或削弱高原南北槽脊系统，引起南亚夏季风降水多寡的变
化。
      以各拉丹冬冰芯Ca2+为大气粉尘指标重建了青藏高原中部地区近500 年来大气粉尘含量的变化历史，探讨了其与太平洋十年际涛动（PDO）的关系。各拉丹冬Ca2+含量与青藏高原中部台站沙尘天数记录一致，表明Ca2+可以很好的反映该地区大气粉尘含量变化。Ca2+与高原区域纬向风变化正相关，且与气压表现出一定的负相关，这表明各拉丹冬冰芯大气粉尘记录主要受大气环流控制，并随纬向风增强而增加。依据Ca2+重建的各拉丹冬近500 年大气粉尘含量变化与气温呈反相关，反映了粉尘源区暖湿/冷干气候模式；且与高原其它冰芯记录存在差异，这可能与不同区域粉尘源区不同所致。近百年来各拉丹冬冰芯Ca2+与PDO 存在较为明显的正相关，表明高原中部粉尘输入与北太平洋大气环流具有遥相关关系，这种关系可能主要是通过PDO 作用于地表气压以及粉尘源区干湿的变化而引起的。
       各拉丹冬冰芯大部分元素含量高于珠峰冰芯记录，略低于中亚的Inilchek 和庙儿沟冰芯元素含量。冰芯地壳源的Ca、Ti、Fe 元素分析表明，Ca 可能主要受近源粉尘物质输入的影响，Ti/Fe 比率不随Fe 的浓度而变化，表明两者的来源较为一致。冰芯Ca/Nd和S/Nd 比率与由黄土来源的Ca、S 相比过量，说明该冰芯Ca 和S 的来源主要受非黄土类物质的影响，如源于石膏等矿物的粉尘物质可能对各拉丹冬冰川区影响较大。冰芯中与人类活动密切相关的重金属记录（Pb、Cd、Bi、U、As、Cr 等）在最近几十年呈上升趋势变化，富集因子（EFs）值显示其相对于上地壳而言呈富集状态，并在1950s AD以来明显升高，表明青藏高原中部地区受到人类排放的重金属污染物影响。与其他冰芯记录对比表明，各拉丹冬冰芯重金属的升高主要受到了亚洲区域的大气污染物的影响。

摘 要 .............................................................................................................................................. I
Abstract ........................................................................................................................................... III
第一章 绪 论 ............................................................................................................................... 1
1.1 选题背景 ........................................................................................................................... 1
1.2 冰芯记录研究进展 ........................................................................................................... 2
1.2.1 极地冰芯研究进展 ............................................................................................... 2
1.2.2 青藏高原冰芯气候记录 ....................................................................................... 5
1.2.3 青藏高原及毗邻地区冰芯大气环境记录 ........................................................... 9
1.3 本研究的意义、内容及目标 ......................................................................................... 13
第二章 研究区概况与冰芯样品分析及定年 ............................................................................. 15
2.1 研究区域概况 ................................................................................................................. 15
2.1.1 唐古拉山脉地区 ................................................................................................. 15
2.1.2 其它雪坑采样点概况 ......................................................................................... 17
2.2 冰芯钻取与实验分析 ..................................................................................................... 20
2.3 各拉丹冬冰芯定年 ......................................................................................................... 23
第三章 各拉丹冬雪冰中δ18O、主要离子和微粒的现代记录 ................................................. 33
3.1 各拉丹冬雪冰δ18O 记录 ............................................................................................... 33
3.2 各拉丹冬雪冰主要离子记录 ......................................................................................... 36
3.2.1 离子记录基本特征 ............................................................................................. 36
3.2.2 离子浓度季节变化特征 ..................................................................................... 39
3.3 各拉丹冬雪冰δ18O 和离子与其它区域的对比............................................................ 40
3.4 各拉丹冬雪冰微粒记录 ................................................................................................. 46
3.4.1 微粒含量及与其它区域的对比 .......................................................................... 46
3.4.2 微粒含量与离子浓度的关系 ............................................................................. 48
3.4.3 微粒浓度的季节变化 ......................................................................................... 51
3.4.4 各拉丹冬雪坑微粒的可能来源分析 ................................................................. 53
3.5 小结 ................................................................................................................................. 59
第四章 各拉丹冬冰芯近500 年来的气温和积累量记录 ......................................................... 61
4.1 冰芯中δ18O 记录与气象台站气温对比 ....................................................................... 61
4.2 近百年来冰芯δ18O 记录的气温变化 ........................................................................... 63
4.3 近500 年来冰芯δ18O 记录的气温变化 ....................................................................... 66
4.3.1 与其它冰芯记录的对比 ..................................................................................... 66
4.3.2 与其它气温记录的对比 ..................................................................................... 69
4.4 近500 年来冰芯积累量记录 ......................................................................................... 73
4.5 各拉丹冬冰芯气候记录与北大西洋涛动(NAO)的关系探讨 ....................................... 78
4.6 小结 ................................................................................................................................. 81
第五章 各拉丹冬冰芯近500 年来的大气粉尘记录 ................................................................. 83
5.1 各拉丹冬冰芯主要离子化学特征 ................................................................................. 83
5.2 各拉丹冬冰芯Ca2+与台站沙尘事件记录的对比 .......................................................... 91
ii
5.3 近500 年来各拉丹冬冰芯记录的大气粉尘变化历史 ................................................. 99
5.4 各拉丹冬冰芯大气粉尘记录与PDO 的关系 ............................................................... 104
5.5 小结 ............................................................................................................................... 107
第六章 各拉丹冬冰芯近200 年来的重金属元素记录 ........................................................... 108
6.1 各拉丹冬冰芯元素记录总体特征 ............................................................................... 108
6.1.1 元素含量及其与其它冰芯对比 ....................................................................... 108
6.1.2 陆源粉尘元素含量变化 ................................................................................... 110
6.2 各拉丹冬冰芯重金属污染物记录 ............................................................................... 114
6.2.1 铅（Pb）记录 ................................................................................................... 115
6.2.2 镉（Cd）记录 ................................................................................................... 120
6.2.3 铋（Bi）记录 ................................................................................................... 122
6.2.4 铀（U）记录 ..................................................................................................... 124
6.2.5 砷（As）记录 ................................................................................................... 127
6.2.6 铬（Cr）记录 ................................................................................................... 129
6.3 小结 ............................................................................................................................... 131
第七章 结 语 ........................................................................................................................... 132
7.1 主要结论 ........................................................................................................................ 132
7.2 存在问题与展望 ............................................................................................................ 134
参考文献....................................................................................................................................... 136
附录1：个人简历 ........................................................................................................................ 152
附录2：攻读博士学位期间发表论文情况 ................................................................................ 153
附录3：参加课题与野外考察情况 ............................................................................................ 154
致 谢 .......................................................................................................................................... 155