吴霜
, 刘倩
WU Shuang, LIU Qian
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作者简介:
作者简介：吴霜(1990-),女,河南商丘人,硕士研究生,研究方向为湖泊沉积与区域响应,E-mail: 1172637763@qq.com。
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摘要
古洪水研究是近几十年来全球变化研究的一个热点,同时也是难点。本文利用赣北黄茅潭的湖泊沉积,建立了小冰期以来全球变暖背景下的区域洪水记录。采用210Pb和137Cs方法厘定了地层年代,基于粒度与元素地球化学指标的对比分析,揭示了器测记录(1950年)以来指标记录的特点与区域日降水超过50 mm天数的关系,认为黄茅潭HMT-01孔粒度(包括粗粉砂+砂/粘土比值、平均粒径)和Zr/Rb、Ti/Rb、Zr/Fe比值可作为洪水指标记录,共识别出1950-2010年期间记载的13次洪水事件中的11次。基于这些指标记录及指标特点,共识别1769-1950年间由历史文献记录的31次洪水事件中的23次,识别率达74.2%。研究表明：①湖泊沉积中Zr/Rb、Ti/Rb、Zr/Fe比值和粒度参数(平均粒径、粗粉砂+砂/粘土)作为洪水指标,对洪水事件沉积有较好的指示作用,且Zr/Rb比值对洪水事件的检出率较高;②黄茅潭流域洪水发生频率暖期高于冷期;③年代际尺度上,1820s-1840s,1860s-1870s为19世纪冷期黄茅潭洪水高频期,这两个阶段对应东亚夏季风偏强,长江中下游地区降雨较多;20世纪赣北黄茅潭洪水基本随1920s-1940s,1980s-1990s两个变暖阶段而高频出现,与长江中下游大洪水演变特点基本一致。研究结果为利用湖泊沉积记录反演过去的洪水变化,延长洪水序列、认识洪水规律提供了一定的科学依据。
关键词：
Abstract
Paleoflood reconstruction is one of the foci of global change research and in the last decades, increasingly more attention has been paid to investigate lacustrine sediments to identify sedimentary proxies (such as chemical, physical) and extract environmental information of flood events. This article attempts to elucidate the issue based on recent Huangmaotan lacustrine sediments and reconstructs the regional paleoflood records of northern Jiangxi since the Little Ice Age. This investigation, using the 137Cs and 210Pb-based chronology, first presents a comparative analysis of grain size parameters, geochemical indices of sediments, and annual number of days with rainfall >50 mm during the last 60 years. It indicates that the particle size parameters, including (coarse silt+sand)/clay ratios, mean grain size (um), and ratios of Zr/Rb, Zr/Fe, and Ti/Rb correlated well with 11 of the 13 flood events recorded in historical documents during 1950-2010, which suggests that these indices can be applied to identify flood events from lacustrine sediments. Based on these indices, 23 of the 31 flood events during 1769-1950 recorded in historical documents are identified. The study indicates that: (1) Zr/Rb, Zr/Fe, and Ti/Rb ratios, (coarse silt + sand)/clay ratio, and mean grain size are sensitive to flood-event deposits, especially Zr/Rb ratios. Strong catchment erosion during flooding periods and intensified river discharge, we argue, are favorable conditions for the delivery of more coarse particles to the lake to deposit. This type of horizons, with high Zr and Ti, and low Fe and Rb, contrast with background lacustrine sediments. (2) This study also demonstrates that there were more floods occurred during the recent warm period (1900-2010) compared with the last cold stage of the Little Ice Age (1800-1900). (3) On multi-decadal time scales, regional floods were high-frequency incidence in the 1820s-1840s and the 1860s-1870s, when the East-Asian summer monsoon was stronger and rainfall was above normal in the middle and lower reaches of the Yangtze River catchment, and in two warm phases (the 1920s-1940s and the 1980s-1990s), consistent with the characteristics of heavy floods in the middle and lower reaches of the Yangtze River during the 20th century. The study provides a scientific basis for reconstructing paleoflood change by lacustrine sediments, and extends the time series of flood events by lake sediments.
Keywords：
古洪水研究是近几十年来全球变化研究的一个热点,同时也是一个难点问题(杨晓燕等, 2005; Parris et al, 2010; 王敏杰等, 2010; 黄春长等, 2011)。在沉积序列中,哪些沉积指标能指示洪水事件哪些方面的信息,是识别洪水层重建古洪水事件的关键问题,应受到学者关注。湖泊沉积物具有记录介质丰富,连续性强,分辨率高等优点,是建立连续、高分辨率洪水沉积记录的优良载体(沈吉等, 2010; Gilli et al, 2013),近十几年来日益受到重视。其中,山地湖泊沉积受到特别的关注(Gilli et al, 2003; Moreno et al, 2008; Vasskog et al, 2011; Wilhelm et al, 2013)。Wilhelm等(2013)利用沉积层中粗颗粒部分(Q90(μm))和Zr/Fe比值等方法重建了近1400年来欧洲阿尔卑斯西北部Blanc湖发生的190次洪水事件,并探讨了古洪水发生频率和强度与气候变化的关系。Gilli等(2003)利用湖泊沉积碎屑层中低TIC和TOC值等指标识别出4次洪水事件。Vasskog等(2011)利用Rb/Sr比值和粒度参数(平均粒径和分选系数)来识别洪水事件。Moreno等(2008)利用沉积学、地球化学(TOC、TOC/TN等)、磁学等指标恢复了过去2000年来西班牙Taravilla 湖的古洪水事件,认为洪水与太阳辐射和北大西洋涛动有一定的关联。李永飞等(2012)利用粒度和磁化率共识别出1840年以来太湖流域15次特大洪水事件。这些研究,基于具体的湖泊碎屑沉积特点,选择使用了不同的指标来反演古洪水事件,均达到了较为理想的效果,其中粒度和元素指标,得到了较为广泛的应用,但对这些指标与洪水沉积事件的关系的论述相对较少。
本文通过对赣北黄茅潭HMT-01孔岩芯的研究,较为系统地论述了粒度和元素地球化学指标与洪水事件的关系,重建了小冰期以来赣北古洪水沉积记录,并进一步探讨了洪水发生规律和特点,为利用湖泊沉积反演古洪水变化,延长古洪水序列,认识洪水发生规律和特征提供一定的科学依据。
黄茅潭位于江西省九江市湖口县凰村乡与流泗镇之间,为长江中下游的一个淡水湖泊,最北面有一条小水道与长江相通。黄茅潭水域面积为5.1 km2,总流域面积为60.98 km2,包括流泗镇、凰村乡大部,大垅小部。湖盆四周分布典型的赣北低山丘陵,海拔多为120~300 m。湖水主要依靠地表径流和湖面降水补给,主要港汊有四官桥港、史家桥港等。湖泊冬枯夏潦,平均水位约14.3 m,水深3~4 m。湖区属亚热带湿润季风气候,四季分明,气候温和,雨量充沛,年平均气温17.4 ℃,年平均降水量为1398.7 mm(江西省湖口县志编纂委员会, 1992),降水主要集中于春末至夏季,由连续性强降雨、暴雨引起的洪水也多集中于这一时期。
2011年5月采用Beeker sampler重力采样器于湖心3.8 m水深处采了长80 cm沉积柱状岩芯HMT-01(29°48′N, 116°21′E),并在东西20 m处各获取了一个平行钻孔(HMT-02,HMT-03)岩芯(图1),采取的柱状岩芯立即在野外按1 cm间隔取样,并装入聚乙烯样品袋密封后带回实验室开展各指标的测定(赖忠平等, 2013)。岩芯沉积岩性与沉积特征如下：
0.03~0.25 m青灰色粘土质粉砂(0.17 m有贝壳出现);0.25~0.63 m浅青灰色粘土质粉砂;0.63~0.8 m青灰色粘土质粉砂。
(1) 年代测定。样品风干,秤取3 g蜡封后放置3周,采用EG&G ORTEC公司GWL-120-15型高纯锗并型光子检测系统测定210Pb与137Cs的比活度(Bq/kg),由此厘定钻孔的年代序列(图2)。测试在江西师范大学地理与环境学院210Pb&137Cs测年实验室完成。由于建国后多次复修堤坝,黄茅潭人类活动强度较大,本研究测试了HMT-01与HMT-03钻孔,通过比活度的剖面对比,检验地层是否受到沉积期人类扰动。
图2 黄茅潭HMT-01、HMT-03钻孔137Cs、210Pbex的比活度变化
Fig. 2 Variation of 137Cs and 210Pbex activities in the core HMT-01 and HMT-03 from the Huangmaotan Lake
(2) 粒度测定。秤取0.2 g干样,首先加入蒸馏水浸泡,接着加适量10%过氧化氢(H2O2)去除样品中的有机质,然后加入适量10% HCL去除钙质胶结物,静置48小时后,高速离心(3600转/min),倾掉上层清液,重复3次稀释酸度接近中性。加入10 ml浓度为0.05 mol/L的六偏磷酸钠溶液作为分散剂,超声震荡5 min后上机测试。粒度分析在江西师范大学理化测试中心粒度实验室完成,所用仪器为HORIBA particle sizer LA-950,该仪器测试粒径范围为0~3000 μm。粒度参数计算采用矩值法求得。
(3) 元素测定。取烘干后的适量样品,在研钵中充分研磨分散并全部过200目筛,取研磨后的样品约4 g压制成直径40 mm、厚约5 mm的圆片,进行XRF元素测试分析。每10个样品加一个平行样,以检测测试结果的稳定性;归一法获得各元素的质量百分组成(凌光久等, 2016)。实验在江西师范大学分析测试中心完成,仪器为德国S4PIONEER X 射线荧光光谱仪。
HMT-01和HMT-03的137Cs剖面分布具有十分相似的线性趋势：在质量深度小于17.5 g/cm2范围内,均存在四个明显的蓄积峰,HMT-01钻孔中在深度22 cm、质量深度为15 g/cm2处,是第一个蓄积峰,137Cs活度为11.817 Bq/kg;对应HMT-03钻孔深度20 cm、质量深度13.5 g/cm2处的蓄积峰(图2)。对比北半球和日本东京137Cs放射性比活度监测结果(McManus et al, 1993; Japan Meteorological Agency, 2001),判断此峰对应1963年全球137Cs散落高峰期(Xiang et al, 2002),对应1963或者1964年的沉积层节。两个钻孔在近乎一样的深度出现137Cs的1963-1964年时标,且二者近乎一样的线型变化特点,说明沉积期后没有受到明显的人类活动扰动。
基于210Pb比活度特点,采用CIC和CRS模式计算得到的年代序列,均与137Cs 1963-1964年时标点存在显著偏差。因此,本文基于1963-1964年时标,将沉积柱芯分为上下两段,采用复合模式(Last et al, 2001)计算钻孔年代。
经岩芯特征分析显示沉积物质地单一,均为粘土质粉砂,沉积环境接近。因黄茅潭于20世纪20年代开始修建黄茅堤(江西省湖口县志编纂委员会, 1992),鉴于黄茅堤建成后对湖泊沉积速率有一定影响,导致沉积速率稍微加快,故1900年以前的年代采用自然格局状态下未受建坝影响的1920-1900年的平均沉积速率(沉积速率0.33 cm/a)推算,80 cm处的沉积层节年代大致为1769年。
洪水发生时,入湖径流量大,水动力搬运能力较强,导致较多的粗颗粒搬运至湖泊,沉积物粒径增大(史小丽等, 2009; Parris et al, 2010; Vasskog et al, 2011; Wilhelm et al, 2012)。沉积颗粒的粒度粗细、分选特征与粒度概率累积曲线相结合,可广泛应用于沉积动力过程及沉积环境的判别(王敏杰等, 2010; 展望等, 2010)。
HMT-01钻孔的概率累积曲线(图3)显示,几乎所有的平均粒径峰值(平均粒径大)层节的沉积物的概率累积曲线均具有明显的五段式：滚动组份(0-2 Φ)明显,斜率较大,分选性好,指示水动力较强;跳跃组分存在冲刷—回流分界点(约3-4 Φ);同时沉积物分选较差,频数曲线为多峰。其他层节则表现为3段或4段式,缺失滚动组分,跳跃组份不存在冲刷—回流分界点,沉积物分选相对较好,频数曲线为双峰。前者表现了一种水动力较强、水动力环境和沉积环境较为复杂的一种湖泊环境状况;后者则于此完全相反,表现了一种正常湖泊的水环境状况。无疑,前者指示湖泊的洪水环境,后者则是非洪水环境(表1)。
图3 HMT-01钻孔非洪水期(a/b)与洪水期(c/d)的概率累计曲线和粒度频率曲线对比
Fig.3 Comparison of probability accumulation curves and grain-size frequency distribution curves of core HMT-01 in non-flood (a/b) and flood (c/d) periods, respectively
表1 洪水期和非洪水期沉积物各粒度组分和粒度参数对比
Tab.1 Comparison of grain size composition and grain size parameters of sediments in flood and non-flood periods
| 深度/m | 平均粒径/μm | 砂/% | 粉砂/% | 粗粉砂/% | 细粉砂/% | (粗粉砂+细粉砂)/粘土 | 分选系数 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 洪水期 | 0.08 | 17.61 | 2.40 | 85.54 | 16.47 | 69.07 | 1.563 | 2.22 |
| 0.19 | 21.05 | 2.50 | 80.27 | 23.94 | 56.33 | 0.880 | 2.34 | |
| 0.30 | 14.68 | 0.80 | 86.55 | 28.92 | 57.63 | 2.345 | 2.20 | |
| 0.63 | 17.57 | 2.30 | 82.01 | 30.97 | 51.04 | 2.120 | 2.51 | |
| 非洪水期 | 0.04 | 10.24 | 0.12 | 73.28 | 20.20 | 53.08 | 0.763 | 2.14 |
| 0.31 | 9.65 | 0.90 | 83.27 | 12.83 | 70.45 | 0.867 | 1.97 | |
| 0.45 | 9.74 | 0.53 | 77.35 | 13.46 | 63.89 | 0.633 | 2.50 | |
| 0.71 | 7.28 | 1.46 | 60.55 | 6.90 | 53.65 | 0.220 | 2.54 |
在表生地球化学环境中,Zr与Ti、Rb与Fe的地球化学行为存在显著差异,在风化搬运过程中,Rb与Fe相对富集于粘土等细颗粒中,Zr与Ti相对富集于粗颗粒中(Dypvik et al, 2001; 刘连文等, 2002; 陈诗越等, 2003; 张静然等, 2011),Zr/Rb、Zr/Fe与Ti/Rb比值可以反映沉积物颗粒相对大小的变化,从而具有反应洪水事件的能力,广泛应用于洪水沉积序列的研究(王敏杰等, 2010; Jones et al, 2012; Wilhelm et al, 2013)。图4揭示HMT-01孔Zr/Rb、Zr/Fe与Ti/Rb比值分别与平均粒径有较好正相关关系,其相关系数分别为0.544,0.416,0.498,均通过0.01的显著性检验。
图4 HMT-01孔(0.03~0.25 m)平均粒径、(粗粉砂+砂)/粘土、Ti/Rb、Zr/Rb和Zr/Fe比值与九江站(1954-2012年)日降雨量>50 mm日数(3年滑动平均)的对比
Fig.4 Comparison of mean (μm), (coarse silt+sand)/clay, Ti/Rb, Zr/Rb, and Zr/Fe ratios in HMT-01 core (0.03~0.25 m) and the days with regional daily rainfall of more than 50 mm (3-year running mean) (1954-2012)
近60年来九江站记录的大雨(降水>50 mm)日数(日数/年)与HMT-01孔记录的平均粒径(μm)、(粗粉砂+砂)/粘土、Zr/Rb、Zr/Fe与Ti/Rb比值对比分析表明,器测数据记录的洪水频发期与沉积指标的峰值具有较好的对应关系(图4)。指标记录识别出1950-2010年13次较大洪水事件中的11次,这些洪水事件与湖口县志和中国气象灾害大典·江西卷中的洪水记录相符合(江西省湖口县志编纂委员会, 1992; 温克刚, 2006)。Zr/Fe 和Zr/Rb比值分别在0.06 m与0.16 m处出现异常低值,Ti/Rb表现为显著高值,可能与长江洪水倒灌有关。
由于1950年之前缺少器测数据,为进一步对比和验证沉积记录与洪水事件之间的关系,本文依据张德二五百年旱涝图集(中央气象局气象科学研究院, 1981),读取了1769-1950年赣北黄茅潭流域旱涝参数。图集中的旱涝指数共划分五个等级,即：1级—涝、2级—偏涝、3级—正常、4级—偏旱、5级—旱。HMT-01孔下部分(0.80~0.25 m)对应年代(1769 A.D-1950 A.D)。
Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb及平均粒径等指标峰值与旱涝参数中的“1级”(个别为“2级”)有较好的对应关系(图5)。在0.46 m和0.63 m处,Zr/Rb、Zr/Fe、平均粒径等指标出现较高峰值,很好的对应文献记载中的1869-1870、1823年的大洪水事件(葛兆帅等, 2004; 施雅风等, 2004; 张德二等, 2011)。1869、1870长江中下游及上中游出现特大洪水,其中1870年大洪水是长江有史以来最大的(葛兆帅等, 2004; 施雅风等, 2004)。基于210Pb及137Cs厘定的时标,并结合1823年、1870年、1963年137Cs时标,采用内插和外推,对年代进行了校正。Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb及平均粒径等沉积指标峰值共识别出1769-1950年间的23次洪水事件(图5)。
图5 HMT-01孔(0.25~0.8 m)平均粒径、(粗粉砂+砂)/粘土、Ti/Rb、Zr/Rb和Zr/Fe比值与湖口地区的旱涝指数对比
Fig.5 Comparison of mean (μm), (coarse silt+sand)/clay, Ti/Rb, Zr/Rb, and Zr/Fe ratios in HMT-01 core (0.25~0.8 m) and records of dryness/wetness in Hukou area
洪水发生时,入湖径流侵蚀和搬运能力较强,较多粗颗粒被搬运至湖心,形成不同于背景沉积的碎屑层。与湖泊静水环境下形成的背景沉积相比,这些洪水沉积层颗粒较粗,Zr、Ti因其主要富集在粗颗粒中而含量较高,Fe、Rb因其主要富集在粘土细颗粒中而含量较低,Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb比值增大,这在一些河漫滩、高山湖泊洪水沉积中也有类似结论(王敏杰等, 2010; Jones et al, 2012; Wilhelm et al, 2013)。相关分析表明,HMT-01孔Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb比值分别与平均粒径有较好正相关关系,在一定程度上可以反映水动力强弱。当水动力较强时,较多粗颗粒进入湖泊并沉积,Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb比值增大;当水动力较弱时,Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb比值较小。HMT-01孔平均粒径、(粗粉砂+砂)/粘土、Zr/Rb、Ti/Rb等洪水沉积指标峰值与器测数据记录的洪水频繁期及旱涝指数的“1级”(个别为“2级”)有较好对应关系(图4、图5),共识别出1769-2010年间34次较大洪水和大洪水事件,识别率为77.3%。洪水事件的识别率一定程度上取决于沉积速率(Jones et al, 2012)。HMT-01孔平均粒径、(粗粉砂+砂)/粘土、Zr/Rb、Ti/Rb等洪水沉积指标对洪水事件的识别率未达到90%及以上,一是由于沉积速率低,二是采样精度间隔。指标还识别出湖口县志中没有记载的两次洪水事件,分别为1777、1905洪水事件,分别对应旱涝指数中“2级”和“1级”,可能是历史文献记载的洪水事件有所遗漏或是洪灾影响范围小而未被记录,但鄱阳湖流域有关于1777年较大洪水事件的记载(闵骞等, 1992)。
湖泊悬移质中粗颗粒含量受径流量大小、径流侵蚀搬运能力等因素影响。研究表明,入湖径流量大,径流侵蚀搬运能力强,沉积层中粗颗粒含量较高;入湖径流量少,径流侵蚀搬运能力弱,沉积层中细颗粒含量较高(Campbell, 1998; Parris et al, 2010)。对于强度较大的洪水事件,Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb、平均粒径等洪水沉积指标表现出显著高值,如在0.63、0.28、0.26、0.25、0.19 m处,分别对应历史文献记载中的1823、1931、1948-1949、1954、1973年大洪水事件(温克刚, 2006; 张德二等, 2011) (图4-图5)。对于流域内个别强度相对较弱的洪水事件(如1831、1839、1841年洪水),(粗粉砂+砂)/粘土比值的指示作用不明显(图5)。这种情况主要出现在HMT-01孔下段(0.25~0.8 m),可能与沉积环境不同有关。1949年以来黄茅潭加高堤防,HMT-01孔上段(0.03~0.25 m)为典型的湖相沉积,HMT-01下段(0.25~0.8 m)湖相程度减弱。沉积物在搬运过程中,Zr、Rb、Ti、Fe富集丰度受源区化学性质,沉积物搬运距离及径流侵蚀搬运能力等因素影响(Dypvik et al, 2001; Cuven et al, 2010; 张静然等, 2011)。Zr/Rb、Zr/Fe比值分别在0.16、0.06 m出现异常低值,Ti/Rb比值出现显著高值,一方面可能与长江洪水倒灌导致较多悬浮物进入黄茅潭有关,沉积物物源发生变化。另一方面,Cuven等(2010)认为Ti在粗颗粒(中粉砂和粗粉砂)含量最多,Zr在粗颗粒(粗粉砂和砂)含量最多。可见,Zr的粗颗粒富集效应更明显。对比Zr/Rb、Zr/Fe和Ti/Rb曲线(图4和图5),Zr/Rb、Zr/Fe比值在0.37、0.35、0.22、0.21 m处出现明显峰值,分别对应1901、1905、1963、1969年洪水,Ti/Rb比值则未表现出明显峰值或峰值不明显,可能与Ti的粒度富集效应有关。综合分析,Zr/Rb作为洪水指标,对洪水事件沉积较敏感,Zr/Rb比值共识别出1769-2010年间的30次大洪水和次较大洪水事件,识别率为68.2%,洪水检出率相对较高。
19世纪为小冰期的第三个冷期,20世纪为全球变暖时期(王绍武, 2001)。黄茅潭HMT-01孔记录的洪水事件,并结合历史文献洪水事件记录,17次出现1800-1900年间的冷期,频率为1.7次/10 a;23次出现在1900-2010年间的暖期,频率为2.1次/10 a,暖期高于冷期。年代际变化尺度上,1820s-1840s、1860s-1870s为19世纪冷期黄茅潭洪水高频期,频率分别为2.3次/10 a、2.8次/10 a;1920s-1940s、1980s-1990s为20世纪暖期洪水高频期。据湖北神农架石笋(YX92) δ18O记录显示,在1820s-1840s偏负,此后δ18O在1860s-1870s相对偏负,但强度弱于前者,表明在这两个阶段东亚夏季风(梅雨峰)偏强,长江中下游地区降雨较多(赵侃等, 2015),这可能是19世纪冷期黄茅潭流域洪水在这两个阶段高频出现的原因。闵骞等(1994)研究也表明,19世纪上半期为鄱阳湖大洪水和较大洪水的频繁期。20世纪全球及中国的变暖主要集中在两个阶段,1920s-1940s气温上升明显,1950年代气温下降后1980年代气温复升(王绍武, 2001),黄茅潭流域洪水基本随着1920s-1940s,1980s-1990s两个变暖阶段而高频出现,这与长江中下游大洪水演变特点一致(施雅风等, 2004)。据湖北和尚洞石笋(HS4和HS6) δ18O记录显示,在1925-1945、1980s-1990s相对偏正,表明东亚夏季风减弱(Hu et al, 2008; 何璐瑶等, 2009)。李茜等(2011)研究表明,20世纪20年代前后东亚夏季风与中国东部旱涝分布年代际变化存在位相差异：20世纪20年代之前,东亚夏季风偏强,长江流域及其以南容易偏涝;20世纪20年代以后,东亚夏季风偏弱,长江流域及其以南容易偏涝。另外,1990年代是中国近百年中最暖的年代,受东南季风作用下的长江中下游地区降雨量是近百年最多的地区(施雅风等, 2004),其也受到了全球变暖的显著影响。
在洪水期,因入湖径流大,水动力搬运能力较强,较多粗颗粒沉积物被搬运至湖心并沉积,形成不同于背景沉积的碎屑层,沉积物粒径较粗,(粗粉砂+砂)/粘土、Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb比值增大。HMT-01孔粒度参数(平均粒径、粗粉砂+砂/粘土)、元素(Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb比值)变化特征与器测数据、旱涝指数、文献洪水记录均有较好的相关性,可作为洪水沉积指标反演过去洪水变化,延长古洪水序列。
Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb与平均粒径呈正相关关系,一定程度上可以反映水动力强弱。当水动力较强时,较多粗颗粒进入湖泊,Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb比值增大;当水动力较弱时,Zr/Rb、Zr/Fe、Ti/Rb比值较小。Ti/Rb、Zr/Rb比值作为洪水沉积指标,其对洪水事件沉积的敏感性可能受Ti、Zr粒度富集效应影响,Zr/Rb比值对洪水事件沉积较敏感。
19世纪冷期与20世纪暖期相比,暖期黄茅潭洪水发生频率为2.1次/10 a,冷期为1.7次/10 a,暖期高于冷期。年代际尺度上,1820s-1840s、1860s-1870s为19世纪冷期黄茅潭洪水高频期,这两个阶段对应东亚夏季风偏强,长江中下游地区降雨较多;20世纪黄茅潭洪水基本随1920s-1940s、1980s-1990s两个变暖阶段而高频出现,这与长江中下游大洪水演变特点一致。
The authors have declared that no competing interests exist.
| [33] |
Tracking environmental change using lake sediments, volume 1: Basin analysis, coring, and chronological techniques [M]. |
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Geomorphology and sedimentology of lakes and reservoirs [M]. |
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Flood response to rainfall variability during the last 2000 years inferred from the Taravilla Lake record (Central Iberian Range, Spain) [J].https://doi.org/10.1007/s10933-008-9209-3 URL [本文引用: 1] 摘要
A sedimentological, geochemical and palynological study of the Taravilla Lake sequence (Central Iberian Range, NE Spain) provides a detailed record of allochthonous terrigenous layers that intercalate within the lacustrine sediments over the last 2000 years. These terrigenous layers are interpreted as the result of extreme hydrological events that caused higher clastic input to the basin. Anthropogenic influence caused by fires or deforestation is rejected as the main factor generating these layers because human impact, inferred from the pollen reconstruction, was minimal when the terrigenous layers reached their greatest frequency. The reconstructed occurrence of these events in the Taravilla Lake record is coherent with the paleoflood history of the Tagus River, characterized by a notable increase of extreme events at the beginning of the Little Ice Age. The Taravilla record suggests a relationship between the occurrence of extreme hydrological events, solar variability, and the North Atlantic Oscillation for the NE Iberian Peninsula.
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Holocene paleostorms identified by particle size signatures in lake sediments from the northeastern United States [J].https://doi.org/10.1007/s10933-009-9311-1 URL [本文引用: 3] 摘要
The frequency and timing of Holocene paleofloods in the hilly terrain of New Hampshire and Maine are identified using 14 C and high-resolution (cm-by-cm) particle size analysis of sediment cores taken from six post-glacial lakes (~0.1–1.402km 2 ). A total of nine sediment cores (4.5–602m long) were taken near the base of stream delta foreslopes. End-member modeling of the particle-size frequency distributions from each core produces 3–5 representative end member distributions, or end members (EMs). Concurrent increases in mean and median particle size, and in the relative abundance of the coarsest EM(s), indicate increased transport capacity of inflowing tributaries, resulting from rainstorms. In all 9 cores, particle size data show clear signs of episodic, high-energy sediment transport events where proxy measurements such as loss-on-ignition and magnetic susceptibility do not, demonstrating the sensitivity of particle size analysis in paleostorm investigations made using lake sediment cores. Floods caused by storms in this region peaked around 1.4, 2.1, 3.0, 3.9, 6.8, 8.2, and 11.502ka02cal BP, and presently appear to be increasing in frequency. Periods of storminess in New Hampshire and Maine correlate well with other records of precipitation and climate in the northeastern United States during the Holocene, further supporting modern records which show tropical air masses as a primary driver of extreme precipitation events in New England (Ludlum 1996 ; Konrad 2001 ; Sisson and Gyakum 2004 ).
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A Holocene record of snow-avalanche and flood activity reconstructed from a lacustrine sedimentary sequence in Oldevatnet, Western Norway [J].https://doi.org/10.1177/0959683610391316 URL [本文引用: 2] 摘要
Two lacustrine sediment cores from Oldevatnet in western Norway have been studied in order to produce a record of floods, mass-wasting events and glacier fluctuations during the last 7300 years. River floods, density currents and snow-avalanches have deposited distinct 'event layers' at the lake floor throughout this time interval. In this study, a novel approach has been applied to distinguish event layers from the continuous background sedimentation, using Rb/Sr-ratios from X-Ray Fluorescence data. Grain-size distribution and the sedimentological parameters 'mean' and 'sorting' were used to further infer the depositional processes behind each layer. Our data suggest a record dominated by snow-avalanches, with the largest activity occurring during the 'Little Ice Age' (LIA). This increase in snow-avalanche activity observed during the LIA was probably caused by a combination of generally increasing winter precipitation and the advance of local glaciers towards the steep valley sides. Several fluctuations in snow-avalanche activity are also recognized prior to the LIA. Proxies of glacial activity from the background sediments indicate a similar development as earlier palaeoclimatic reconstructions from the area. It differs from previous reconstructions, however, by suggesting a lower glacial activity in the period from 2200 to 1000 cal. yr BP.
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Does global warming favour the occurrence of extreme floods in European Alps? First evidences from a NW Alps proglacial lake sediment record [J].https://doi.org/10.1007/s10584-011-0376-2 URL [本文引用: 1] 摘要
Abstract century global warming on torrential floods frequency and magnitude. Altogether 56 flood deposits were detected from grain size and geochemical measurements performed on gravity cores taken in the proglacial Lake Blanc (217002m65a.s.l., Belledonne Massif, NW French Alps). The age model relies on radiometric dating (Cs and Am), historic lead contamination and the correlation of major flood- and earthquake-triggered deposits, with recognized occurrences in historical written archives. The resulting flood calendar spans the last ca 27002years (AD 1740–AD 2007). The magnitude of flood events was inferred from the accumulated sediment mass per flood event and compared with reconstructed or homogenized datasets of precipitation, temperature and glacier variations. Whereas the decennial flood frequency seems to be independent of seasonal precipitation, a relationship with summer temperature fluctuations can be observed at decadal timescales. Most of the extreme flood events took place since the beginning of the 20 century with the strongest occurring in 2005. Our record thus suggests climate warming is favouring the occurrence of high magnitude torrential flood events in high-altitude catchments.
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Palaeoflood activity and climate change over the last 1400 years recorded by lake sediments in the north-west European Alps [J].https://doi.org/10.1002/jqs.2609 URL [本文引用: 3] 摘要
A high-resolution sedimentological and geochemical study of a high-altitude proglacial lake (Lake Blanc, Aiguilles Rouges, 235265m a.s.l.) revealed 195 turbidites, 190 of which are related to flood events over the last 1400 years. We used the coarsest sediment fraction of each turbidite as a proxy for the intensity of each flood event. Because most flood events at this locality are triggered by localized summer convective precipitation events, the reconstructed sedimentary record reveals changes in the frequency and intensity of such events over the last millennium. Comparisons with other temperature, palaeohydrological and glacier reconstructions in the region suggest that the most intense events occurred during the warmest periods, i.e. during the Medieval Climate Anomaly (AD 800–1300) and the current period of global warming. On a multi-decadal time scale, almost all the flood frequency peaks seem to correspond to warmer periods, whereas multi-centennial variations in flood frequency appear to follow the regional precipitation pattern. Consequently, this new Alpine flood record provides further evidence of a link between climate warming and an increase in the frequency and intensity of flooding on a multi-decadal time scale, whereas the centennial variability in flood frequencies is related to regional precipitation patterns. Copyright 08 2013 John Wiley & Sons, Ltd.
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Recent lake sedimentation in the middle and lower Yangtze Basin inferred from 137Cs and 210Pb measurements [J].https://doi.org/10.1016/S1367-9120(02)00015-9 URL [本文引用: 1] 摘要
The reduction of water storage capacity in the lakes of the Yangtze basin was an important factor for the disastrous 1998 flooding. This study attempted to quantify sedimentation and its role in the water storage reduction in the middle and lower reaches of the Yangtze basin using the radionuclide of caesium-137 (Cs) and lead-210 (Pb) as tracers. Sixteen cores were taken from eight lakes, including the two largest lakes in the region (Poyanghu and Dongtinghu). The two dating techniques were used in combination to quantify recent sediment accumulation rates and their changes over the last few decades. The Cs and Pb measurements indicated higher sedimentation rates for Dongtinghu which were consistent with observed severe reduction of water storage capacity. The inferred sedimentation rates for the remaining lakes were lower and did not reflect the perceived rate of severe soil erosion upstream or the substantial water storage reduction. The low sedimentation rates inferred for most lakes tentatively suggest that sediment deposition was not the primary reason for the observed reduction in water storage capacity. Nevertheless, a clear increasing trend in sedimentation rates has been documented for most of the studied lakes over the past few decades. Sedimentation and its role in water storage reduction require further study due to the many problems associated with its quantification such as the post-depositional redistribution of sediments and water exchanges between the Yangtze river and the studied lakes.
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青藏高原中部湖泊沉积物中Zr/Rb值及其环境意义 [J].
由于青藏高原及其周边地区构造复杂,湖泊沉积物中的粒级差别很大,单一的测量方法往往难以奏效。Rb、Zr是表生地球化学过程中的稳定元素,但它们之间也存在显著差别,Rb一般富集在细颗粒中,Zr则在粗颗粒中含量较高。研究发现,湖泊沉积物中Zr/Rb比值与粘土(2μm)含量存在显著相关,Zr/Rb值反映了湖泊沉积物的粒度大小。Zr/Rb比值所揭示的青藏高原中部280万年来经历的3次大的环境演化过程与岩性变化、孢粉指标反映的环境特征是一致的。
Variation of Zr/Rb ratios in lacustrine sediments of the central Tibetan Plateau and its environment implications [J].
由于青藏高原及其周边地区构造复杂,湖泊沉积物中的粒级差别很大,单一的测量方法往往难以奏效。Rb、Zr是表生地球化学过程中的稳定元素,但它们之间也存在显著差别,Rb一般富集在细颗粒中,Zr则在粗颗粒中含量较高。研究发现,湖泊沉积物中Zr/Rb比值与粘土(2μm)含量存在显著相关,Zr/Rb值反映了湖泊沉积物的粒度大小。Zr/Rb比值所揭示的青藏高原中部280万年来经历的3次大的环境演化过程与岩性变化、孢粉指标反映的环境特征是一致的。
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晚更新世晚期以来的长江上游古洪水记录 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2004.05.012 URL Magsci [本文引用: 2] 摘要
长江上游三峡河段主要的古洪水记录有:1)三峡深槽的蚀积变化;2)长江阶地粗粒沉积;3)长江的泛滥沉积;4)长江的古洪水平流沉积。不同时间跨度不同类型古洪水记录的精度有较大的差别。古洪水记录显示,晚更新世晚期的40～30kaB.P.,长江上游大洪水比30kaB.P.以来的长江上游大洪水大得多;全新世以来,以3983aB.P.前后的大洪水为相对最大;公元1870年大洪水为3000aB.P.以来最大洪水;近百年来的实测洪水以公元1981年洪水为最大。
The paleoflooding record along the up reaches of the Changjiang River since the Late Pleistocene Epoch [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2004.05.012 URL Magsci [本文引用: 2] 摘要
长江上游三峡河段主要的古洪水记录有:1)三峡深槽的蚀积变化;2)长江阶地粗粒沉积;3)长江的泛滥沉积;4)长江的古洪水平流沉积。不同时间跨度不同类型古洪水记录的精度有较大的差别。古洪水记录显示,晚更新世晚期的40～30kaB.P.,长江上游大洪水比30kaB.P.以来的长江上游大洪水大得多;全新世以来,以3983aB.P.前后的大洪水为相对最大;公元1870年大洪水为3000aB.P.以来最大洪水;近百年来的实测洪水以公元1981年洪水为最大。
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石笋氧同位素指示东亚季风大尺度环流特征 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7410.2009.05.12 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>利用湖北清江和尚洞的两支具有精确年代的年层石笋，建立了20世纪逐年的石笋氧同位素序列，讨论东亚季风石笋氧同位素的气候指示意义。与现代气象观测资料对比，发现近100年来和尚洞石笋 δ<sup>18</sup>O 与当地年总降水量和年均温度的相关性并不显著，但与指示东亚季风环流特征的西太平洋副热带高压指数(WPSH)以及相对应的太平洋年代际振荡指数(PDO)相关性好。在年际和年代际尺度上，当太平洋年代际振荡处于正(负)相位时，副热带高压加强(减弱)，石笋的 δ<sup>18</sup>O 相对偏正(负)。因而，石笋 δ<sup>18</sup>O 反映了东亚季风大尺度环流特征。</p>
Characteristics of large-scale circulation of East Asian monsoon indicated by oxygen isotope of stalagmites [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7410.2009.05.12 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>利用湖北清江和尚洞的两支具有精确年代的年层石笋，建立了20世纪逐年的石笋氧同位素序列，讨论东亚季风石笋氧同位素的气候指示意义。与现代气象观测资料对比，发现近100年来和尚洞石笋 δ<sup>18</sup>O 与当地年总降水量和年均温度的相关性并不显著，但与指示东亚季风环流特征的西太平洋副热带高压指数(WPSH)以及相对应的太平洋年代际振荡指数(PDO)相关性好。在年际和年代际尺度上，当太平洋年代际振荡处于正(负)相位时，副热带高压加强(减弱)，石笋的 δ<sup>18</sup>O 相对偏正(负)。因而，石笋 δ<sup>18</sup>O 反映了东亚季风大尺度环流特征。</p>
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黄河流域关中盆地史前大洪水研究: 以周原漆水河谷地为例 [J].https://doi.org/10.1007/s11769-011-0446-4 URL [本文引用: 1] 摘要
史前大洪水是中国古代史研究不能回避的重大问题.通过野外考察研究,在关中盆地西部漆水河中游沿河谷阶地上,发现典型的全新世大洪水滞流沉积层,它们覆盖着龙山文化聚落—浒西庄遗址文化层.利用地层分析、磁化率和粒度成分测定、文化遗物鉴定、OSL和14C技术断代,证明在距今4300～4000年前,关中盆地经历了一个洪水期,发生了多次大洪水事件.在大洪水发生期间,漆水河谷沿河第二级阶地面以浒西庄遗址为代表的龙山文化早期(庙底沟二期)聚落和田地被淹没,同时,在更高阶地和黄土台原边沿地带,以赵家崖遗址为代表的龙山文化晚期(客省庄二期)聚落得到迅速发展.结合在泾河和北洛河河谷发现的史前大洪水的沉积学证据,揭示出了龙山文化晚期关中盆地普遍发生大洪水的客观事实.同时,也发现在距今3100～3000年前,即先周在周原"岐邑"时期,关中盆地漆水河谷和渭河河谷也曾经发生多次大洪水.这些研究成果,对于揭示区域气候水文变化对于全球变化的响应规律,阐明大洪水事件对于我国远古文化突变和社会转折的影响,具有十分重要的科学意义.
Prehistorical floods in the Guanzhong Basin in the Yellow River drainage area: A case study along the Qishuihe River Valley over the Zhouyuan Loess Tableland [J].https://doi.org/10.1007/s11769-011-0446-4 URL [本文引用: 1] 摘要
史前大洪水是中国古代史研究不能回避的重大问题.通过野外考察研究,在关中盆地西部漆水河中游沿河谷阶地上,发现典型的全新世大洪水滞流沉积层,它们覆盖着龙山文化聚落—浒西庄遗址文化层.利用地层分析、磁化率和粒度成分测定、文化遗物鉴定、OSL和14C技术断代,证明在距今4300～4000年前,关中盆地经历了一个洪水期,发生了多次大洪水事件.在大洪水发生期间,漆水河谷沿河第二级阶地面以浒西庄遗址为代表的龙山文化早期(庙底沟二期)聚落和田地被淹没,同时,在更高阶地和黄土台原边沿地带,以赵家崖遗址为代表的龙山文化晚期(客省庄二期)聚落得到迅速发展.结合在泾河和北洛河河谷发现的史前大洪水的沉积学证据,揭示出了龙山文化晚期关中盆地普遍发生大洪水的客观事实.同时,也发现在距今3100～3000年前,即先周在周原"岐邑"时期,关中盆地漆水河谷和渭河河谷也曾经发生多次大洪水.这些研究成果,对于揭示区域气候水文变化对于全球变化的响应规律,阐明大洪水事件对于我国远古文化突变和社会转折的影响,具有十分重要的科学意义.
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光释光测年基本流程 [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2013.05.001 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
光释光测年是对沉积物上一次曝光事件年代的测定.自20 世纪80 年代该方法提出以来,得到了越来越广泛的应用.相对于<sup>14</sup>C测年,光释光测年虽存在误差偏大的不足（一般5%~10%）,但是具有以下明显优势：① 其测年年限范围比前者大得多;② 测年物质（石英或长石）丰富,这在干旱半干旱区的沙漠和湖泊中尤其重要,因为在这些地区很难找到可用于<sup>14</sup>C测年的有机质;③ 是对沉积物的直接定年;④ 测年事件包括曝光、受热（400 ℃以上）、火山、地震和晶体（方解石等）形成等.本文介绍了光释光测年的整个实验过程,包括采样、前处理、等效剂量测定、年剂量测定等,以期让有需要的地学同行了解这一方法,尤其是了解从地层或岩芯等取样的过程中应注意的事项.重点介绍单片再生剂量法(SAR)与标准生长曲线法(SGC)相结合测定等效剂量的实验方法(我们命名为SAR-SGC法).该方法能大大提高仪器的使用效率,可节省仪器时间60%以上.通过氟硅酸溶蚀长石来提取石英的中颗粒(38~63 μm)的前处理过程简便易行,获得的石英纯度高,且可以避免使用危险的氢氟酸.中国科学院青海盐湖研究所释光测年实验室近几年应用SAR-SGC法对黄土、沙漠、湖泊、海洋、冰川、考古点等各种类型沉积物进行光释光测年,都获得了很好的结果.
Basic procedures of optically stimulated luminescence (OSL) dating [J].https://doi.org/10.11820/dlkxjz.2013.05.001 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
光释光测年是对沉积物上一次曝光事件年代的测定.自20 世纪80 年代该方法提出以来,得到了越来越广泛的应用.相对于<sup>14</sup>C测年,光释光测年虽存在误差偏大的不足（一般5%~10%）,但是具有以下明显优势：① 其测年年限范围比前者大得多;② 测年物质（石英或长石）丰富,这在干旱半干旱区的沙漠和湖泊中尤其重要,因为在这些地区很难找到可用于<sup>14</sup>C测年的有机质;③ 是对沉积物的直接定年;④ 测年事件包括曝光、受热（400 ℃以上）、火山、地震和晶体（方解石等）形成等.本文介绍了光释光测年的整个实验过程,包括采样、前处理、等效剂量测定、年剂量测定等,以期让有需要的地学同行了解这一方法,尤其是了解从地层或岩芯等取样的过程中应注意的事项.重点介绍单片再生剂量法(SAR)与标准生长曲线法(SGC)相结合测定等效剂量的实验方法(我们命名为SAR-SGC法).该方法能大大提高仪器的使用效率,可节省仪器时间60%以上.通过氟硅酸溶蚀长石来提取石英的中颗粒(38~63 μm)的前处理过程简便易行,获得的石英纯度高,且可以避免使用危险的氢氟酸.中国科学院青海盐湖研究所释光测年实验室近几年应用SAR-SGC法对黄土、沙漠、湖泊、海洋、冰川、考古点等各种类型沉积物进行光释光测年,都获得了很好的结果.
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近159年东亚夏季风年代际变化与中国东部旱涝分布 [J].https://doi.org/10.11821/xb201101003 URL 摘要
利用1850-2008年我国东部地区90个测站的旱涝等级和北半球夏季海平面气压格点等资料,使用BP典型相关等方法,分析了近159年旱涝等级与东亚夏季海平面气压的耦合相关关系。利用关键区域的海平面气压资料,定义出与我国东部旱涝分布有密切联系的东亚夏季风指数,在此基础上分析了东亚夏季风年代际变化对我国东部旱涝分布的影响。结果表明:(1)近159年中国东部旱涝具有4种典型空间分布型,即华南与中国东部其他地区旱涝趋势相反型、黄淮地区与长江流域及其以南旱涝趋势相反型、江淮流域与中国东部其他地区旱涝趋势相反型和中国东部与西部旱涝趋势相反型。近159年东亚夏季海平面气压场主要呈现亚洲大陆与西太平洋海平面气压强弱相反的分布特征;(2)本文定义的夏季风指数的年代际变化与我国东部旱涝典型分布型的年代际变化有密切关系,但两者的相关关系并不是稳定不变的,存在显著的年代际位相差异,即20世纪20年代之前,当东亚夏季风偏强(弱)时,长江流域以北容易偏旱(偏涝),长江流域及其以南容易偏涝(偏旱),20世纪20年代以后,当东亚夏季风偏强(弱)时,长江流域以北容易偏涝(偏旱),长江流域及其以南容易偏旱(偏涝)。可见,使用较长年代资料进行考察,研究结论丰富了大多数使用近50-60年资料的研究结果。东亚夏季风与我国东部旱涝分布之间关系的年代际位相差异,可能与东亚夏季风对太阳活动等外强迫的非线性反馈相联系。
Interdecadal variations of East-Asian summer monsoon and drought/flood distribution over Eastern China in last 159 years [J].https://doi.org/10.11821/xb201101003 URL 摘要
利用1850-2008年我国东部地区90个测站的旱涝等级和北半球夏季海平面气压格点等资料,使用BP典型相关等方法,分析了近159年旱涝等级与东亚夏季海平面气压的耦合相关关系。利用关键区域的海平面气压资料,定义出与我国东部旱涝分布有密切联系的东亚夏季风指数,在此基础上分析了东亚夏季风年代际变化对我国东部旱涝分布的影响。结果表明:(1)近159年中国东部旱涝具有4种典型空间分布型,即华南与中国东部其他地区旱涝趋势相反型、黄淮地区与长江流域及其以南旱涝趋势相反型、江淮流域与中国东部其他地区旱涝趋势相反型和中国东部与西部旱涝趋势相反型。近159年东亚夏季海平面气压场主要呈现亚洲大陆与西太平洋海平面气压强弱相反的分布特征;(2)本文定义的夏季风指数的年代际变化与我国东部旱涝典型分布型的年代际变化有密切关系,但两者的相关关系并不是稳定不变的,存在显著的年代际位相差异,即20世纪20年代之前,当东亚夏季风偏强(弱)时,长江流域以北容易偏旱(偏涝),长江流域及其以南容易偏涝(偏旱),20世纪20年代以后,当东亚夏季风偏强(弱)时,长江流域以北容易偏涝(偏旱),长江流域及其以南容易偏旱(偏涝)。可见,使用较长年代资料进行考察,研究结论丰富了大多数使用近50-60年资料的研究结果。东亚夏季风与我国东部旱涝分布之间关系的年代际位相差异,可能与东亚夏季风对太阳活动等外强迫的非线性反馈相联系。
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太湖沉积对流域极端降水和洪水响应的研究 [J].
认识极端洪水特征和周期，急需建立长期洪水记录和序列。过去150 a来长江下游极端降水引发了多次太湖特大洪水，太湖湖泊沉积提供了长于观测资料的洪水记录。本文利用太湖中心开阔水域的近现代沉积，采用210Pb和137Cs测年法和粒度、磁学特征分析，与区域夏季降水和长江下游洪峰流量进行相关分析，恢复了太湖流域150 a来的历史洪水事件。根据长江下游极端夏季降水（Pjja≥90%百分位）和极端径流(Q≥90%百分位)以及历史文献记载，太湖流域自1840年以来约有24次特大洪水年，而湖泊沉积物砂级粒径与低频磁化率等特征能捕获与之对应的中洪水事件15次。这表明湖泊沉积记录能较好地反演过去洪水变化，为利用沉积记录认识百年极端洪水长周期变化和特征提供了沉积学、磁学等方面的科学依据。
Study on lacustrine sediments responsing to climatic precipitation and flood discharge in Lake Taihu Catchment, China [J].
认识极端洪水特征和周期，急需建立长期洪水记录和序列。过去150 a来长江下游极端降水引发了多次太湖特大洪水，太湖湖泊沉积提供了长于观测资料的洪水记录。本文利用太湖中心开阔水域的近现代沉积，采用210Pb和137Cs测年法和粒度、磁学特征分析，与区域夏季降水和长江下游洪峰流量进行相关分析，恢复了太湖流域150 a来的历史洪水事件。根据长江下游极端夏季降水（Pjja≥90%百分位）和极端径流(Q≥90%百分位)以及历史文献记载，太湖流域自1840年以来约有24次特大洪水年，而湖泊沉积物砂级粒径与低频磁化率等特征能捕获与之对应的中洪水事件15次。这表明湖泊沉积记录能较好地反演过去洪水变化，为利用沉积记录认识百年极端洪水长周期变化和特征提供了沉积学、磁学等方面的科学依据。
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内蒙古黄旗海中晚全新世(3580~1630cal. a B. P.)气候环境记录 [J].https://doi.org/10.11928/j.issn.1001-7410.2016.02.02 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>基于内蒙古东南缘黄旗海八台沟(40°50'2"N,113°22'44"E;1280m a.s.l.)剖面135cm厚的湖相地层5个AMS <sup>14</sup>C年龄的测定以及90块样品的孢粉、直径>50μm炭屑浓度、元素和粒度等高分辨率指标分析,重建黄旗海中晚全新世(3580~1630cal.a B.P.)的植被和气候环境演化过程。内蒙古黄旗海高分辨率指标记录揭示:3580~1630cal.a B.P.期间的黄旗海流域气候环境具有持续变干的特征,具体表现为:1)3580~3000cal.a B.P.间,黄旗海湖面较高,湖泊水位在1291m以上,高于现今湖面23m以上,且最高湖面出现在3380cal.a B.P.之前,之后湖泊水位有所下降;3380cal.a B.P.之前植被类型为针-阔混交林,之后转变为以松属为主的针叶林,气候凉湿。2)3000cal.a B.P.前后的约100年间,黄旗海快速变冷变干,湖泊迅速萎缩,植被转变为草甸草原;之后约1400年内,气候逐渐变干,温度有所上升,气候环境以暖干为特征;1630cal.a B.P.前后黄旗海湖面降到高出现在湖面不足9m的高度以下,之后再未出现超过此高度的湖侵。</p>
Mid-Late Holocene (3580~1630cal. a B. P.) climate and environment records from Huangqihai Lake in Inner Mongolia [J].https://doi.org/10.11928/j.issn.1001-7410.2016.02.02 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>基于内蒙古东南缘黄旗海八台沟(40°50'2"N,113°22'44"E;1280m a.s.l.)剖面135cm厚的湖相地层5个AMS <sup>14</sup>C年龄的测定以及90块样品的孢粉、直径>50μm炭屑浓度、元素和粒度等高分辨率指标分析,重建黄旗海中晚全新世(3580~1630cal.a B.P.)的植被和气候环境演化过程。内蒙古黄旗海高分辨率指标记录揭示:3580~1630cal.a B.P.期间的黄旗海流域气候环境具有持续变干的特征,具体表现为:1)3580~3000cal.a B.P.间,黄旗海湖面较高,湖泊水位在1291m以上,高于现今湖面23m以上,且最高湖面出现在3380cal.a B.P.之前,之后湖泊水位有所下降;3380cal.a B.P.之前植被类型为针-阔混交林,之后转变为以松属为主的针叶林,气候凉湿。2)3000cal.a B.P.前后的约100年间,黄旗海快速变冷变干,湖泊迅速萎缩,植被转变为草甸草原;之后约1400年内,气候逐渐变干,温度有所上升,气候环境以暖干为特征;1630cal.a B.P.前后黄旗海湖面降到高出现在湖面不足9m的高度以下,之后再未出现超过此高度的湖侵。</p>
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最近130 ka以来黄土中Zr/Rb值变化及其对冬季风的指示意义 [J].https://doi.org/10.1360/csb2002-47-9-702 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>寻找一个不受风化成壤作用影响的冬季风代用指标, 一直是黄土高原古季风研究的重点. 将环县、西峰和洛川黄土样品分离成5个粒级, 分别测量Zr和Rb含量, 结果表明其含量在不同粒级中变化较大. Zr明显在粗粒级中富集, 而Rb则在细粒级中的含量较高. Zr/Rb值随粒度变细急剧减小. 环县和西峰剖面L1黄土亚层中Zr/Rb值与粉尘平均粒径明显正相关, Zr/Rb值可以反映原始粉尘粒度的大小. 对比环县、西峰和洛川130 ka以来的Zr/Rb值和粉尘平均粒径分布曲线, 表明Zr/Rb值可以作为一个较好的冬季风替代性指标. Zr/Rb值指示了在氧同位素3阶段时, 当时的冬季风强度较弱, 其强度与氧同位素5阶段时相当.</p>
Variation of Zr/Rb ratios on the Loess Plateau of central China during the last 130000 years and its implications for winter monsoon [J].https://doi.org/10.1360/csb2002-47-9-702 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>寻找一个不受风化成壤作用影响的冬季风代用指标, 一直是黄土高原古季风研究的重点. 将环县、西峰和洛川黄土样品分离成5个粒级, 分别测量Zr和Rb含量, 结果表明其含量在不同粒级中变化较大. Zr明显在粗粒级中富集, 而Rb则在细粒级中的含量较高. Zr/Rb值随粒度变细急剧减小. 环县和西峰剖面L1黄土亚层中Zr/Rb值与粉尘平均粒径明显正相关, Zr/Rb值可以反映原始粉尘粒度的大小. 对比环县、西峰和洛川130 ka以来的Zr/Rb值和粉尘平均粒径分布曲线, 表明Zr/Rb值可以作为一个较好的冬季风替代性指标. Zr/Rb值指示了在氧同位素3阶段时, 当时的冬季风强度较弱, 其强度与氧同位素5阶段时相当.</p>
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鄱阳湖近五百年较大洪水出现规律的初步分析 [J].
本文利用史料恢复了鄱阳湖近500年洪水序列,从而揭示了一些近期实测资料中尚未反映出来的洪水特征,剖析了鄱阳湖较大洪水在宏观时间尺度上的演变规律,近500年以来鄱阳湖平均每100年增加0.42个较大洪水年,洪水位以每100年抬升0.48m的速度增加。
A preliminary investigation on regulations of the appearance of heavyer floods in Poyang Lake in recent 500 years [J].
本文利用史料恢复了鄱阳湖近500年洪水序列,从而揭示了一些近期实测资料中尚未反映出来的洪水特征,剖析了鄱阳湖较大洪水在宏观时间尺度上的演变规律,近500年以来鄱阳湖平均每100年增加0.42个较大洪水年,洪水位以每100年抬升0.48m的速度增加。
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鄱阳湖近600年洪水规律的分析 [J].https://doi.org/10.18307/1994.0411 URL 摘要
根据鄱阳湖区地方志等史料提供的信息,确定了鄱阳湖历史上无实测资料时期的洪水年份,统计分析了不同时期洪水出现次数和变化特征,揭示了鄱阳湖近600年来洪水出现的规律。
On the regularity of flood occurrences in Poyang Lake in the past 600 years [J].https://doi.org/10.18307/1994.0411 URL 摘要
根据鄱阳湖区地方志等史料提供的信息,确定了鄱阳湖历史上无实测资料时期的洪水年份,统计分析了不同时期洪水出现次数和变化特征,揭示了鄱阳湖近600年来洪水出现的规律。
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1840年以来长江大洪水演变与气候变化关系初探 [J].https://doi.org/10.18307/2004.0401 URL Magsci [本文引用: 4] 摘要
长江洪水灾害是我国频率高、为患严重的自然灾害之一.本文依据可靠资料,选择1840年至2000年间32次大洪水记录,探讨其演变与气候变化的关系.认知1910s前的19世纪冷期出现大洪水13次(包括1870年的极值大洪水事件)频率为1.9次/10a.1921-2000年间出现了大洪水19次,频率为2.4次/10a.20世纪暖期又分出两个变暖时段,前一变暖时段的峰值期1920s-1940s出现大洪水9次,包含1931年全流域大洪水.后一变暖时段,即1980s与1990s出现大洪水8次.实测记录到的最大洪水1954年位于前一变暖时段结束阶段.1990s是全球,也是我国近百年中最暖年代,受东南季风影响大的中下游地区夏季降水量是近百年最多的,大暴雨频率也是有较多记录的40年来最高的.以此出现了10年5次大洪水高频率现象,包含1998年全流域型大洪水,表明了全球变暖的显著影响.也指示30-40年间周期性振荡中多雨年代.如此可预期21世纪初期降水会有小幅度下降与大洪水频率在短期内降低的可能性.长江上游受西南季风影响较大,19世纪下半期与20世纪上半期为多降水期,大洪水频率较高.20世纪下半期为少降水期,大洪水频率较低.关于气候变化研究有待深入,前景不易预估.
Preliminary analysis on the relation between the evolution of heavy floods in the Yangtze River Catchment and the climate changes since 1840 [J].https://doi.org/10.18307/2004.0401 URL Magsci [本文引用: 4] 摘要
长江洪水灾害是我国频率高、为患严重的自然灾害之一.本文依据可靠资料,选择1840年至2000年间32次大洪水记录,探讨其演变与气候变化的关系.认知1910s前的19世纪冷期出现大洪水13次(包括1870年的极值大洪水事件)频率为1.9次/10a.1921-2000年间出现了大洪水19次,频率为2.4次/10a.20世纪暖期又分出两个变暖时段,前一变暖时段的峰值期1920s-1940s出现大洪水9次,包含1931年全流域大洪水.后一变暖时段,即1980s与1990s出现大洪水8次.实测记录到的最大洪水1954年位于前一变暖时段结束阶段.1990s是全球,也是我国近百年中最暖年代,受东南季风影响大的中下游地区夏季降水量是近百年最多的,大暴雨频率也是有较多记录的40年来最高的.以此出现了10年5次大洪水高频率现象,包含1998年全流域型大洪水,表明了全球变暖的显著影响.也指示30-40年间周期性振荡中多雨年代.如此可预期21世纪初期降水会有小幅度下降与大洪水频率在短期内降低的可能性.长江上游受西南季风影响较大,19世纪下半期与20世纪上半期为多降水期,大洪水频率较高.20世纪下半期为少降水期,大洪水频率较低.关于气候变化研究有待深入,前景不易预估.
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近百年来长江中游网湖沉积物粒度特征及其环境意义 [J].Grain-size characteristics and their environmental significance of Wanghu Lake sediments in the middle reach of Yangtze River [J]. |
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长江流域600年来古洪水: 水下三角洲沉积与历史记录对比 [J].https://doi.org/10.1360/csb2010-55-34-3320 URL [本文引用: 4] 摘要
对长江水下三角洲YD0901孔进行粒度分析和高分辨率元素扫描, 选取Zr/Rb值作为长江洪水指标, 以此建立的600年来长江流域洪水记录与历史文献记录对比良好. Zr主要赋存于含Zr的粗粒矿物, Rb主要分散在细粒矿物中. 洪水期, 长江径流量增大, 携带大量粗粒入海, 沉积在水下三角洲的粗粒组分相对于细粒组分明显增多, Zr/Rb值增大. 因此, Zr/Rb峰值段对应洪水沉积, 峰值越高, 沉积物粒度越粗, 跳跃组分越多. 尤其是1870年左右Zr/Rb值表现为600年以来最高值, 符合1870年长江中上游“极值大洪水事件”. 进一步对Zr/Rb值进行频谱分析, 佐证了长江洪水与ENSO可能存在某种关联. 该研究为恢复长江流域全新世以来更长时期尺度的高分辨率古洪水记录提供了新方法和新材料.
A 600-years flood history in the Yangtze River drainage: Comparison between a subaqueous delta and historical records [J].https://doi.org/10.1360/csb2010-55-34-3320 URL [本文引用: 4] 摘要
对长江水下三角洲YD0901孔进行粒度分析和高分辨率元素扫描, 选取Zr/Rb值作为长江洪水指标, 以此建立的600年来长江流域洪水记录与历史文献记录对比良好. Zr主要赋存于含Zr的粗粒矿物, Rb主要分散在细粒矿物中. 洪水期, 长江径流量增大, 携带大量粗粒入海, 沉积在水下三角洲的粗粒组分相对于细粒组分明显增多, Zr/Rb值增大. 因此, Zr/Rb峰值段对应洪水沉积, 峰值越高, 沉积物粒度越粗, 跳跃组分越多. 尤其是1870年左右Zr/Rb值表现为600年以来最高值, 符合1870年长江中上游“极值大洪水事件”. 进一步对Zr/Rb值进行频谱分析, 佐证了长江洪水与ENSO可能存在某种关联. 该研究为恢复长江流域全新世以来更长时期尺度的高分辨率古洪水记录提供了新方法和新材料.
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黄河上游全新世特大洪水及其沉积特征 [J].
<p>黄河上游官亭盆地的黄河二级阶地面上沉积了厚约2m左右的平流沉积物,每次洪水形成1个由红色粘 土水平层和黑灰色粘土水平层组成的洪水单元。对研究剖面洪水沉积层的磁化率测量区分出了14个洪水单元, 代表了14次特大洪水的发生;利用盆地内的考古资料,将古洪水频繁发生的时期定为3700～2800aB.P.。粒度分 析表明官亭盆地平流沉积的沉积物几乎全部由粒径小于4φ的悬移物质组成,其分选系数>2,偏度<0,峰态中等。 与黄河中游进行比较,官亭盆地的平流沉积粒级更小,偏度更小且呈负偏。</p>
Holocene extreme floods and its sedimentary characteristic in the upper reaches of the Yellow River [J].
<p>黄河上游官亭盆地的黄河二级阶地面上沉积了厚约2m左右的平流沉积物,每次洪水形成1个由红色粘 土水平层和黑灰色粘土水平层组成的洪水单元。对研究剖面洪水沉积层的磁化率测量区分出了14个洪水单元, 代表了14次特大洪水的发生;利用盆地内的考古资料,将古洪水频繁发生的时期定为3700～2800aB.P.。粒度分 析表明官亭盆地平流沉积的沉积物几乎全部由粒径小于4φ的悬移物质组成,其分选系数>2,偏度<0,峰态中等。 与黄河中游进行比较,官亭盆地的平流沉积粒级更小,偏度更小且呈负偏。</p>
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长江下游近代洪水事件重建的新证据 [J].https://doi.org/10.1360/csb2010-55-19-1908 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>全新世古洪水事件的重建是当前全球变化研究的一个热点. 通过长江下游一个稳定江心洲上沉积剖面的粒度和有机元素组成分析, 清晰地揭示出主要粒度参数、概率累积曲线和C-M图可以指示洪水事件沉积, 而沉积有机质的TOC/TN因为反映大洪水期间, 长江流域强烈的地表冲刷将大量降解不完全的碎屑有机质带入下游, 也成为洪水事件的较好示踪标志. 根据<sup>210</sup>Pb堆积速率, 研究剖面的粒度及TOC/TN比值清晰地记录了长江干流1850~1954年期间的若干次特大洪水事件, 与历史文献和水文监测资料吻合. 然而自20世纪60年代以来, 长江流域人类活动显著增强, 尤其是大量水坝兴建, 将大量粗颗粒泥沙和沉积有机质蓄积在水库中, 而显著改变长江下游干流的悬浮沉积物粒度和有机质组成, 因而难以可靠地指示近50年来的洪水事件.</p>
Reconstruction of flood events over the last 150 years in the lower reaches of the Changjiang River [J].https://doi.org/10.1360/csb2010-55-19-1908 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
<p>全新世古洪水事件的重建是当前全球变化研究的一个热点. 通过长江下游一个稳定江心洲上沉积剖面的粒度和有机元素组成分析, 清晰地揭示出主要粒度参数、概率累积曲线和C-M图可以指示洪水事件沉积, 而沉积有机质的TOC/TN因为反映大洪水期间, 长江流域强烈的地表冲刷将大量降解不完全的碎屑有机质带入下游, 也成为洪水事件的较好示踪标志. 根据<sup>210</sup>Pb堆积速率, 研究剖面的粒度及TOC/TN比值清晰地记录了长江干流1850~1954年期间的若干次特大洪水事件, 与历史文献和水文监测资料吻合. 然而自20世纪60年代以来, 长江流域人类活动显著增强, 尤其是大量水坝兴建, 将大量粗颗粒泥沙和沉积有机质蓄积在水库中, 而显著改变长江下游干流的悬浮沉积物粒度和有机质组成, 因而难以可靠地指示近50年来的洪水事件.</p>
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历史极端雨涝事件研究: 1823年我国东部大范围雨涝 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7410.2011.01.05 URL [本文引用: 2] 摘要
1823年（清道光三年）我国发生大范围、多流域的严重雨涝，这是在小冰期寒冷气候背景下的 重大气象灾害和极端气候事件。文章依据历史文献记载复原了1823年的气候实况并绘图显示，指出该年我国华北夏季雨期长、多大雨，北京6～8月雨日53 天、降水量663mm超过现代（1971～2000年）平均值5成；长江中下游全年多雨，梅雨期长、低地积涝4个多月，比1804年的水灾更严重；华南夏 秋多雨。各地主要降雨时段由南向北的递次推迟，显示我国雨带的季节性移动特点。海河、黄河、长江、珠江诸流域发生雨涝灾害、粮棉减产甚至失收，还有疫疾流 行，政府实施赈济。该年的天气气候特点与大范围持续多雨的1954年极为相似，且二者都发生在太阳活动周的极小值年和中等强度的厄尔尼诺结束之后。
Study of the large extent flooding over Eastern China in 1823 as one of the extreme climatic events in history [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7410.2011.01.05 URL [本文引用: 2] 摘要
1823年（清道光三年）我国发生大范围、多流域的严重雨涝，这是在小冰期寒冷气候背景下的 重大气象灾害和极端气候事件。文章依据历史文献记载复原了1823年的气候实况并绘图显示，指出该年我国华北夏季雨期长、多大雨，北京6～8月雨日53 天、降水量663mm超过现代（1971～2000年）平均值5成；长江中下游全年多雨，梅雨期长、低地积涝4个多月，比1804年的水灾更严重；华南夏 秋多雨。各地主要降雨时段由南向北的递次推迟，显示我国雨带的季节性移动特点。海河、黄河、长江、珠江诸流域发生雨涝灾害、粮棉减产甚至失收，还有疫疾流 行，政府实施赈济。该年的天气气候特点与大范围持续多雨的1954年极为相似，且二者都发生在太阳活动周的极小值年和中等强度的厄尔尼诺结束之后。
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湖泊沉积物不同粒级组分的元素含量特征及其环境指示意义: 以内蒙古黄旗海为例 [J].
<FONT face=Verdana>黄旗海湖泊柱状沉积物的全样、77~20 μm、<20 μm粒级的钛(Ti)、锰(Mn)、锶(Sr)、銣(Rb)、钡(Ba)、锆(Zr)等元素含量分析表明，元素在湖泊沉积物各粒级组分的丰度存在较大差异：Ti、Zr倾向于在粗颗粒中富集，Mn、Sr、Rb倾向于在细颗粒中富集，Ba的富集粒级不明显。Ti、Zr与Mn、Rb的颗粒粒级富集倾向可能是其硅酸盐矿物颗粒碎化过程的结果，而Sr则与湖泊自生碳酸盐有关。元素比值Zrc/（Rbc+Bac）、Zrc/Rbc与Ti、Zr的粒度效应Tic/Tif、Zrc/Zrf指示了沉积物重、轻矿物的相对比率，是流域侵蚀强度与湖泊涨缩的信息指示；Ba、Rb与Sr在细粒级的含量之比Baf/Srf、Rbf/Srf指示了硅酸盐与碳酸盐矿物的相对含量，是流域风化、侵蚀搬运强度与湖泊过程（包括物理/化学/生物）等混合信息指示，没有明确的环境指向性。<BR></FONT>
Element features in different grain size fractions of lacustrine sediment and their environmental implication: A case study of Huangqihai Lake [J].
<FONT face=Verdana>黄旗海湖泊柱状沉积物的全样、77~20 μm、<20 μm粒级的钛(Ti)、锰(Mn)、锶(Sr)、銣(Rb)、钡(Ba)、锆(Zr)等元素含量分析表明，元素在湖泊沉积物各粒级组分的丰度存在较大差异：Ti、Zr倾向于在粗颗粒中富集，Mn、Sr、Rb倾向于在细颗粒中富集，Ba的富集粒级不明显。Ti、Zr与Mn、Rb的颗粒粒级富集倾向可能是其硅酸盐矿物颗粒碎化过程的结果，而Sr则与湖泊自生碳酸盐有关。元素比值Zrc/（Rbc+Bac）、Zrc/Rbc与Ti、Zr的粒度效应Tic/Tif、Zrc/Zrf指示了沉积物重、轻矿物的相对比率，是流域侵蚀强度与湖泊涨缩的信息指示；Ba、Rb与Sr在细粒级的含量之比Baf/Srf、Rbf/Srf指示了硅酸盐与碳酸盐矿物的相对含量，是流域风化、侵蚀搬运强度与湖泊过程（包括物理/化学/生物）等混合信息指示，没有明确的环境指向性。<BR></FONT>
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神农架石笋记录的近200年东亚季风变化及其ENSO响应 [J].https://doi.org/10.11821/dlyj201501007 URL [本文引用: 1] 摘要
通过湖北省神农架永兴洞石笋(编号YX92)230Th年龄和纹层计数年代学研究,建立了1788AD-1956AD时段年际分辨率石笋氧同位素序列。该序列δ18O值变化范围为-9.70‰~-7.87‰,最大振幅约达1.83‰,呈现显著的年代际尺度振荡旋回特征。功率谱分析结果揭示存在显著的60~70年准周期信号。该记录与同区域和尚洞石笋δ18O曲线具有很好的重现性,说明其可能受控于共同的气候因子,指示了东亚夏季风大尺度环流特征。将石笋重建的东亚夏季风指标与全印度夏季降水量指示的印度夏季风指数对比,结果显示两者在年代际旋回特征上具有很好的相似性,但是呈反相位关系。进一步与ENSO指数对比,发现东亚夏季风年代际尺度变化与ENSO存在密切联系,表现为东亚夏季风增强,对应于ENSO暖期,反之亦然。因此,东亚季风与印度季风在年代际尺度上的反相位关系可能源于两者对ENSO机制的不同响应。
East Asian monsoon changes and its ENSO response revealed by a 200-year stalagmite record from Yongxing Cave on the Mountain Shengnonjia [J].https://doi.org/10.11821/dlyj201501007 URL [本文引用: 1] 摘要
通过湖北省神农架永兴洞石笋(编号YX92)230Th年龄和纹层计数年代学研究,建立了1788AD-1956AD时段年际分辨率石笋氧同位素序列。该序列δ18O值变化范围为-9.70‰~-7.87‰,最大振幅约达1.83‰,呈现显著的年代际尺度振荡旋回特征。功率谱分析结果揭示存在显著的60~70年准周期信号。该记录与同区域和尚洞石笋δ18O曲线具有很好的重现性,说明其可能受控于共同的气候因子,指示了东亚夏季风大尺度环流特征。将石笋重建的东亚夏季风指标与全印度夏季降水量指示的印度夏季风指数对比,结果显示两者在年代际旋回特征上具有很好的相似性,但是呈反相位关系。进一步与ENSO指数对比,发现东亚夏季风年代际尺度变化与ENSO存在密切联系,表现为东亚夏季风增强,对应于ENSO暖期,反之亦然。因此,东亚季风与印度季风在年代际尺度上的反相位关系可能源于两者对ENSO机制的不同响应。
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Late Holocene lake sedimentology and climate change in southern Alberta, Canada [J].https://doi.org/10.1006/qres.1997.1946 URL [本文引用: 1] 摘要
Climatic changes in southern Alberta, Canada, for the past 4000 yr are reflected in a high-resolution record of lake sediment grain size. The proposed mechanism for this response is that outflow discharge removes fine-grained sediments, but increasingly fine sediments are retained and deposited as streamflow declines. At the same time, coarse sediments are brought in by high discharge entering the lake. The net effect of these two processes is to leave coarse, clay-deficient sediments during times of high streamflow and clay-rich sediments during times of low flow. The grain-size record from Pine Lake reflects historic climate fluctuations, as well as prehistoric fluctuations including the Little Ice Age and the Medieval Warm Period. Grain size at this site provides a simple, economical, and nonbiologically mediated paleoclimate proxy.
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Estimation of grain size variability with micro X-ray fluorescence in laminated lacustrine sediments, Cape Bounty, Canadian High Arctic [J].https://doi.org/10.1007/s10933-010-9453-1 URL [本文引用: 1] 摘要
Finely laminated sediment cores from two Arctic lakes were investigated using the Itrax64 Core Scanner that provides micro X-ray fluorescence (μ-XRF) measurements with a spatial resolution of 100 μm. We compared these chemical measurements with standard geochemical methods using, at the macroscopic scale, inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES) and, at the microscopic scale, energy dispersive spectroscopy (EDS). We also investigated the relationship between the chemical profiles and the grain size of sediments at macro-scale using laser particle-size analysis, and at microscopic scale, using thin section image analysis techniques. Results show a link between grain size and the relative abundance of several elements. Silicon and zirconium are associated with very coarse silt and sand deposits, K and Fe with clay-rich layers, and Ti with silty facies. Four sedimentary facies are characterised based on sedimentary structure and texture, and interpreted in terms of known seasonal hydroclimatic processes. We show that is possible to identify these sedimentary facies using μ-XRF element abundance or ratio variations. The K/Ti ratio is the best marker of the upper varve boundary, and it might be used for varve identification and counting of Cape Bounty sediments in future. More generally, this study demonstrates new applications for paleohydrological reconstructions from laminated sediments.
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Geochemical facies analysis of fine-grained siliciclastics using Th/U, Zr/Rb and (Zr+Rb)/Sr ratios [J].https://doi.org/10.1016/S0009-2541(01)00278-9 URL [本文引用: 2] 摘要
Abundance of the trace elements Zr, Rb, Sr, Th and U may provide insight into the sedimentological origin of fine-grained siliciclastic sediments, provided that the units are derived from similar source areas, as demonstrated here with suites of the fine-grained Jurassic and Cretaceous rocks from the Barents Sea and Svalbard. Zr/Rb ratios can be interpreted to indicate grain size variations, while (Zr+Rb)/Sr values reflect variations in the siliciclastic versus carbonate contents. The Th/U ratio can be applied as an indicator of the redox conditions. In 3D plots such as presented here, the interplay between these geochemical factors can be interpreted in terms of the sedimentological evolution of the depositional basin. The geochemical facies analyses show that similar depositional conditions existed on the Jurassic shelf in the two studied localities. The succeeding prodeltaic Cretaceous beds were generally coarser grained and deposited in ventilated depositional conditions.
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A 600-year sedimentary record of flood events from two sub-alpine lakes (Schwendiseen, Northeastern Switzerland) [M] |
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Lake sediments as archives of recurrence rates and intensities of past flood events [M] |
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Quantification of Holocene Asian monsoon rainfall from spatially separated cave records [J].https://doi.org/10.1016/j.epsl.2007.10.015 URL [本文引用: 1] 摘要
A reconstruction of Holocene rainfall is presented for southwest China — an area prone to drought and flooding due to variability in the East Asian monsoon. The reconstruction is derived by comparing a new high-resolution stalagmite δ 18 O record with an existing record from the same moisture transport pathway. The new record is from Heshang Cave (30°27′N, 110°25′E; 294m) and shows no sign of kinetic or evaporative effects so can be reliably interpreted as a record of local rainfall composition and temperature. Heshang lies 600km downwind from Dongge Cave which has a published high-resolution δ 18 O record (Wang, Y.J., Cheng, H., Edwards, R.L., He, Y.Q., Kong, X.G., An, Z.S., Wu, J.Y., Kelly, M.J., Dykoski, C.A., Li, X.D., 2005. The Holocene Asian monsoon: links to solar changes and North Atlantic climate. Science 308, 854–857). By differencing co-eval δ 18 O values for the two caves, secondary controls on δ 18 O (e.g. moisture source, moisture transport, non-local rainfall, temperature) are circumvented and the resulting Δ δ 18 O signal is controlled directly by the amount of rain falling between the two sites. This is confirmed by comparison with rainfall data from the instrumental record, which also allows a calibration of the Δ δ 18 O proxy. The calibrated Δ δ 18 O record provides a quantitative history of rainfall in southwest China which demonstrates that rainfall was 8% higher than today during the Holocene climatic optimum (≈026ka), but only 3% higher during the early Holocene. Significant multi-centennial variability also occurred, with notable dry periods at 8.2ka, 4.8–4.1ka, 3.7–3.1ka, 1.4–1.0ka and during the Little Ice Age. This Holocene rainfall record provides a good target with which to test climate models. The approach used here, of combining stalagmite records from more than one location, will also allow quantification of rainfall patterns for past times in other regions.
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Bulletin of the radioactivity [M]. |
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A geochemical record of flooding on the upper River Severn, UK, during the last 3750 years [J].https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2012.08.003 URL [本文引用: 3] 摘要
Projected future changes in climate call for more definite information on the magnitude–frequency relationships of major floods than can be obtained from short instrumental or historical records alone. Floodplains represent a sedimentary archive of unrecorded flood events, which can potentially be used to extend existing flood records by centuries or millennia. In this study a c. 3750-year flood record was produced using ln(Zr/Rb) profiles from two 4-m-deep cores through floodplain silts at the Roundabout in the upper Severn catchment, UK. Sediment geochemical profiles were obtained using high resolution (50002μm) XRF core scanning. Ages were assigned to the flood record using 14 C dating and contaminant Pb profiles. Comparison of sediment ln(Zr/Rb) with sediment grain size showed that ln(Zr/Rb) increases with increasing grain size and indicates that it can be used as a grain size proxy at this site. Within the ln(Zr/Rb) flood record, two floods that occurred at c. 235 and c. 1002cal. BC were probably the largest that have occurred at the site during the past 375002years while the historical flood of A.D. 1795 appears to be the largest since c. AD 200. The record shows that, during the past c. 375002years, multicentennial periods characterized by the occurrence of high magnitude floods (return periods02>02c. 3002years) have alternated with periods of similar length without such floods. These periods correspond to large-scale variations in hydroclimate recorded in the North Atlantic region. However, the incidence of the highest magnitude floods appears to be unaffected by changes in catchment land use. This study provides information about flood magnitude–frequency relationships and their controls at a local level that could be used to help catchment managers in assessing future flood risk at a time of rapidly changing climate.
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