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作为地球第三极,青藏高原对全球气候变化影响强烈、响应敏感。其上广泛分布的冰川和冰前湖泊为揭示全球气候变化规律与机制提供了优良介质一冰芯和湖芯。近年来,随着全球气候变暖,冰川融化加速造成冰芯上部记录缺失,严峻挑战着冰芯古气候研究。开展冰芯与其冰前湖芯古气候记录对比研究、寻求湖芯中冰芯气候环境代用指标(如δD)的替代品迫在眉睫。现代过程研究表明,陆生植物正构烷烃氢稳定同位素(δDwax)能够有效记录大气降水氢稳定同位素(δDp)信息。而冰芯δD是δDp的直接体现,这为在冰前湖芯中找到冰芯δD替代指标提供了前提。然而,受气候环境及生物合成因素影响,湖泊沉积δDwax能否用作δDp指标尚未明确,尤其是在长时间尺度上。 本研究以解决上述问题为核心,以青藏高原西北缘慕士塔格扩扩色勒冰芯及其冰前湖喀拉库里湖芯为研究对象,将湖芯δDwax与冰芯δD;湖芯粒度和Ti、Zr元素与冰芯Ca2+含量;湖芯有机碳、无机碳和正构烷烃含量与δDwax、冰芯δD、积累量进行对比分析。结合现代观测资料,明确湖芯各指标的气候环境指示意义。在此基础上,重建该区过去千年气候环境变化历史并对其机制进行初步探讨。主要结论如下: (1)陆生植物、水生植物、土壤、河流沉积物、牛粪和湖泊沉积物的正构烷烃分布特征对比结果表明,喀拉库里湖芯中n-C29和n-C31烷烃主要来源于陆生植物,n-C17主要为湖泊内源。过去479年里,湖芯δDwax(δDC29和δDC31的含量加权平均值)与冰芯δD在十年尺度上变化趋势一致,表明δDwax继承了δDp信息,在慕士塔格地区可用于指示温度变化。喀拉库里湖芯δDC17是指示湖水δD变化的指标。 (2)湖泊表层沉积物、河流沉积物、风成沙和慕士塔格浅冰芯粉尘粒度分布特征对比结果表明喀拉库里湖芯中<4.2μm粒度组分以西风粉尘输入为主。过去479年里,<4.2μm粒度组分与冰芯Ca2+含量具有一致变化趋势,证实湖芯中<4.2μm粒度组分主要受西风粉尘输入影响,其是指示西风环流强度变化的指标。 (3)湖芯Zr与Ti元素具有较为一致的变化特征。过去479年里,Zr、Ti与冰芯Ca2+反向变化(排除风力输入影响),表明湖芯中Zr与Ti输入主要受湖区冰川活动(融化或进退)影响,两者是指示湖区冰川变化的指标。 (4)水质测定结果显示喀拉库里湖水氧化还原电位随水深增加而增加。喀拉库里湖芯中TOC为水生和陆生植物混合源,其含量主要受湖水氧化还原条件(保存)和湖区温度(输入)影响。结合温度变化特征,TOC可用于指示湖泊水位变化。 利用δwax指标重建了过去1212年慕士塔格地区温度变化历史。结果表明:慕士塔格地区在1600AD以前冷暖波动幅度大而后期小。其中,802-840AD、1000-1110AD、1190-1600AD和1940-2013AD为暖期;840-1000AD、1110-1190AD、1600-1940AD为冷期。1000-1110AD为中世纪暖期且为最温暖时期;1600-1940AD为小冰期,但最冷时期为840-1000AD。上述温度变化主要受北大西洋涛动和北大西洋年代际振荡驱动,同时也受太阳辐射影响。 依据同位素分馏理论,利用δDwax和δDC17重建了过去1212年喀拉库里湖蒸发量与入湖水量比(E/I值)、湖泊剩余水体积占比(f)变化历史;通过对比TOC与δDwax变化,重建了过去1212年喀拉库里湖泊水位变化历史。重建结果显示:受温度变化影响,E/I值呈现暖期低、冷期高特点。相反,f和湖泊水位呈现暖期高、冷期低特点。具体表现为:E/I值(f、湖泊水位)在802-840AD、1000-1110AD、1190-1600AD、1960-2013AD较低(较高、较高),而在840-1000AD、1110-1190AD和1600-1960AD较高(较低、较低)。 通过对比Zr、Ti、δDwax变化,重建了过去1212年喀拉库里湖区冰川变化(冰川融化或进退)历史。重建结果显示,受温度变化影响,喀拉库里湖区冰川在802-840AD、1000-1110AD、1190-1230AD、1270-1350AD、1430-1600AD、1650-1750AD、1780-1850AD和1970-2013AD融化强、呈现退缩状态;在840-1000AD、1110-1190AD、1230-1270AD、1350-1430AD、1600-1650AD、1750-1780AD和1850-1970AD融化微弱、呈现前进状态。 利用<4.2μm粒度组分重建了过去1212年西风环流强度变化历史。结果表明,西风环流在802-840AD、1000-1140AD、1390-1400AD、1420-1500AD、1810-1890AD和1970-2013AD较弱;而在840-1000AD、1190-1350AD、1400-1410AD、1500-1810AD、1890-1970AD较强。西风环流强度变化基本呈现“暖期弱而冷期强”特征。