——长江下游早中全新世气候事件的高分辨率湖泊沉积记录

刘玉杰

中国东部季风区是东亚受全球变化影响最敏感的区域之一，也是我国主要的经济、文化发展区，其未来气候环境变化与相关区域经济、文化、工农业发展密切相关，而认识过去气候环境变化的特征和机制是理解现在及未来环境变化的关键。近年来，“未来地球计划”（Future Earth）整合了先前的几大全球变化研究计划，但过去全球变化（PAGES）依然被列为核心计划之一，其重要性表现在，气候环境高频变化叠加在低频变化之上，倘若缺乏对长尺度气候环境演变的认识，就会难以把握气候变化的全貌，对气候事件及区域响应机制的理解也会受到限制。其中，全新世气候环境变化研究已成为全球变化研究的热点之一，其重要性不仅在于人类活动在这个时段内对地球系统的影响日渐显著，还在于这个时段经历了已被广泛证明的若干次特征明显的气候事件，并对社会发展产生重要影响。

只有对百年、十年甚至更短时间尺度高分辨率气候环境变化信息和多年代际尺度波动进行深入了解，才有可能使气候变率及其可预测性与过去全球变化研究紧密结合，进而有助于建立可靠的、科学的气候模型，同时更好地理解和剖析环境变化的自然驱动机理与人类活动影响。

湖泊沉积因具有沉积连续性好、储存信息量大和时间分辨率高等优势，成为当前过去全球变化研究的重要领域之一。安徽师范大学教授吴立领衔的课题组正是耕耘在这一领域的团队，他们在位于长江下游的巢湖畔扎下了科研的营寨，让远古的风云变化重现于今天，服务于今天并启示未来。

探秘巢湖

巢湖，曾称南巢、居巢，俗称焦湖，是位于长江下游的中国五大淡水湖之一。作为地处中国东部北亚热带和暖温带湿润季风气候区过渡地带的半封闭湖泊，巢湖湖泊沉积连续且记录了区域环境演化信息。巢湖早中全新世受人类活动影响较小，由此蕴含了丰富的气候、生态和环境档案信息，对于湖泊沉积研究工作者来说，这里是他们理想的研究对象。

吴立课题组的研究就是针对巢湖地区展开的。从2015年开始，他们在前人研究较少且存在较多问题的巢湖早中全新世气候事件及其区域响应机制上下功夫。据吴立介绍，当时学界对我国东部季风区湖泊沉积环境记录的高分辨率研究点还有明显不足，对巢湖地区早中全新世气候事件及其对全球变化区域响应机制的湖泊沉积记录研究更少，同时与其他热点地区高分辨率沉积记录对比不够，且分布上不均匀，研究点集中于太湖平原和江汉平原，环境代用指标应用分析方面也有不确定之处，特别是从早中全新世这个时间范围来看，尤其对不同环境代用指标之间（如碳、氮地球化学指标与孢粉、粒度、磁化率等）的差异、联系及其气候环境意义等问题并没有深入研究。

为了更好地研究东部季风区全新世气候环境与古生态变化规律，发掘地域优势，继续开展对长江下游典型湖泊（如巢湖）早中全新世气候事件与环境信息的提取和对比是非常必要的。在此基础上开展不同气候区高分辨率环境演化记录的对比研究，揭示全球变化的区域响应差异依然是湖泊沉积研究的重要方向。

“为全球变化科学中有关区域响应研究提供基本信息，为预测未来环境变化提供历史相似模型，也为巢湖生态环境保护与可持续发展提供科学依据。”这是课题组开展这一研究的初衷与目标。

一树百获

3年时间里，课题组以巢湖湖泊沉积为主要研究材料，利用AMS14C等测年方法建立高精度年代框架；通过对巢湖西岸BZK1孔和湖心CH-1孔湖泊沉积岩芯的粒度、磁化率、磁组构、孢粉、炭屑及元素地球化学等的高分辨率多指标耦合记录的综合研究，重建了巢湖流域末次冰消期至全新世时期的气候环境演变序列，辨识并重点探讨了主要气候事件的年代、变化过程、环境特征及其区域性特点。

经过一系列研究分析，课题组逐步揭开了这一地区远古时期的气候秘密。

据吴立介绍，全新世早期，气候由寒冷干旱向温暖湿润过渡，但仍较为干旱，炭屑浓度也相对略高，火活动比较频繁，地方性和区域性火时有发生。全新世中期是最温暖湿润的适宜期，炭屑浓度出现全新世以来的低值，火活动微弱，但在文化兴盛时期炭屑浓度出现峰值，则归因于人类活动的影响。全新世晚期，在气候趋于凉干的环境背景下，人类活动的增强更加剧了火活动的频率和强度，炭屑浓度大幅增加。近200年炭屑浓度的降低可能与湖区附近已没有足够生物量引起火灾有关。

随后，课题组将巢湖早中全新世主要气候事件的年代、变化过程与环境特征，与其他高分辨率沉积记录、环境考古和模拟等研究结果进行对比分析，如邻近区域葫芦洞石笋、低纬度的董哥洞石笋和天才湖孢粉、中纬度的海原剖面和硝沟剖面孢粉，以及格陵兰冰芯等，结果表明，巢湖湖泊沉积清晰记录了BA暖期、YD事件及全新世早期发生在10.7-10.5 cal. ka BP和8.2-7.7 cal. ka BP的气候干冷事件，中国东部湖泊沉积记录的气候变化对全球变化有着积极的响应。

可以说，这一成果为我国东部季风区全球变化区域响应的湖泊沉积记录研究、气候趋势预测及巢湖生态环境的保护、改善与可持续发展等均提供了科学依据。

弦歌不辍

基于这一研究成果，3年中，课题组在《第四纪科学评论》（Quaternary Science Reviews）、《第四纪研究》（Quaternary Research）、《地理科学》、《亚洲地球科学杂志》（Journal of Asian Earth Sciences）、《考古科学杂志：报告》（Journal of Archaeological Science: Reports）、《地层学杂志》等国内外学术期刊上发表论文17篇，其中，《科学引文索引》（SCI）收录论文5篇、《社会科学引文索引》（SSCI）收录论文1篇、《工程索引》（EI）收录论文4篇、中国科学引文数据库（CSCD）收录论文4篇、《中文社会科学引文索引》（CSSCI）收录论文3篇、北大中文核心期刊5篇。

此外，2018年，课题组与中国科学技术大学出版社合作，出版与课题相关的教材《巢湖北山地质考察与区域地质旅游教程（第2版）》。同时，课题组成员在中国自然资源学会2016年学术年会、中国地理学会第十六次全国青年地理工作者学术研讨会、第六届全国沉积学大会、第四届中国第四纪冰川与环境变化研讨会、第33届国际地理大会（IGC 2016）、2017年全国自然地理学大会、风成沉积研究进展国际学术研讨会、中国地理学会湖泊与湿地分会成立大会暨2015年学术年会、2015年灾害区域脆弱性与风险管理学术研讨会、2015年中国地理编辑出版年会等国际国内学术会议，作口头报告或者展板报告交流。

互联网上常有人问：科学家对古气候进行研究究竟有何意义？其实，古气候研究在地理学和气象学上，对于了解气候变迁、现代气候的形成、自然地理环境的演变都有重要的作用；在地质学上，对于地层划分和对比、地壳演化研究以及矿产资源成因和探测具有指导意义。

可以说，研究过去的气候变化能够让人类更好地了解地球的气候敏感性，了解地球生存的环境及未来的变化。

从遥远时代沉积下来的一粒土里，还原一万多年前的气象万千，这就是科学的魅力，也是吴立课题组过去、现在，以及未来坚持在这一领域的不竭动力。

（责编：李白薇）