福建仙山泥炭距今1400 a以来的&#x003b1;-纤维素&#x003b4;13C记录及其气候意义

doi:10.13249/j.cnki.sgs.2014.08.1018

摘要/Abstract

摘要：

基于对福建屏南仙山泥炭沉积物中物理化学性质十分稳定的α-纤维素的提取及其碳同位素分析,重建了研究区距今1 400 a以来的气候演化历史。研究结果显示：仙山泥炭钻孔中α-纤维素δ¹³C值的变化范围为-26.6‰~-11.3‰,其大幅度的波动特征主要与区域降水控制的盆地沉积环境变化有关,当降水偏多时盆地积水形成类似湖泊的水下沉积环境,沉积物中有机质主要来源于δ¹³C值偏重的沉水植物;反之则以δ¹³C值偏轻的沼泽植物为主。依据AMS¹⁴C测年的结果,距今1 400 a以来研究区经历了气候偏湿（AD 600~910年）-偏干（AD 910~1640年）-偏湿（AD 1640年至今）3个变化阶段。在数十年至百年时间尺度上,纤维素δ¹³C记录中出现的降水减少时期与太阳活动极小期（中世纪极小期、欧特极小期、沃夫极小期、史波勒极小期、蒙德极小期和道尔顿极小期）一一对应,两者呈现正相关关系,揭示太阳活动的减弱是控制研究区降水减少的主要因素,为预测区域降水变化趋势提供了依据。

关键词: 泥炭, 碳同位素, 降水, 太阳活动

Abstract:

We investigated the local climatic change in the central Fujian Province, eastern subtropical China, and its linkages with large-scale Asian monsoon dynamics using an α-cellulose δ¹³C record of a 358cm peat core in Xianshan Mountain of Pingnan County(118°42.7′E,26°52.4′N). Conspicuous changes of δ¹³C are observed ranging from -26.6‰ to -11.3‰ in our sedimental record, which is controlled by the local sedimental environment and the change of precipitation. During the periods with abundant precipitation, an under-water sedimental environment can be formed in the basin and organic carbon in peat core is originated from submerged plants that have positive anomalies of δ¹³C. Otherwise, organic carbon is originated from C₃ plants, resulting in low δ¹³C. Based on the AMS datings, high-resolution peat record was used to reconstruct the past climate changes over the past 1400 years, which was dry (AD 600-910), wet (AD 910-1640) and dry (AD 1640 to present). On multi-decadal to centennial scales in the last millennium, it is showed that each dry period corresponds to the period with minimum solar activity, which was known as Medieval Minimum (AD 640-710), Oort Minimum (AD 1010-1050), Wolf Minimum (AD 1280-1340), Spörer Minimum (AD 1420-1530), Maunder Minimum (AD 1645-1715) and Dalton Minimum (AD 1795-1820). The good correlation between α-cellulose δ¹³C and solar activity indicates that the precipitation of Xianshan may be largely ascribed to the control of solar activity, which advanced the knowledge about local precipitation forecast of eastern subtropical China.

Key words: peat, &amp, #x003b1, -cellulose &amp, #x003b4, 13C, precipitation, solar activity

中图分类号:

P593

雷国良, 朱芸, 姜修洋, 李志忠, 靳建辉, 方克艳, 宋瑞卿. 福建仙山泥炭距今1400 a以来的α-纤维素δ¹³C记录及其气候意义[J]. 地理科学, 2014, 34(8): 1018-1024.

Guo-liang LEI, Yun ZHU, Xiu-yang JIANG, Zhi-zhong LI, Jian-hui JIN, Ke-yan FANG, Rui-qing SONG. Climate Variations over the past 1400 Years Inferred from an α-cellulose δ¹³C Record from Xianshan Peat in Southeast China[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2014, 34(8): 1018-1024.

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[1]	Fleitmann D,Burns S J,Mangini A,et al.Holocene ITCZ and Indian monsoon dynamics recorded in stalagmites from Oman and Yemen (Socotra)[J].Quaternary Science Reviews,2007,26(1):170-188.
[2]	Wang Y J,Cheng H,Edwards R L,et al.Millennial-and orbital-scale changes in the East Asian monsoon over the past 224,000 years[J].Nature,2008,451(7182):1090-1093.
[3]	Hong Y T,Wang Z G,Jiang H B,et al.A 6000-year record of changes in drought and precipitation in northeastern China based on δ 13C time series from peat cellulose[J].Earth and Planetary Science Letters,2001,185(1):111-119.
[4]	Yuan D X,Cheng H,Edwards R L,et al.Timing,duration,and transitions of the last interglacial Asian monsoon[J]. Science,2004,304(5670):575-578.
[5]	Tan L C,Cai Y J,Cheng H,et al.Summer monsoon precipitation variations in central China over the past 750years derived from a high-resolution absolute-dated stalagmite[J].Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology,2009, 280(3):432-439.
[6]	Qian W H,Lin X.Regional trends in recent temperature indices in China[J].Climate Research,2004,27(2):119-134.
[7]	Cai Y J,Tan L C,Cheng H,et al.The variation of summer monsoon precipitation in central China since the last deglaciation[J].Earth and Planetary Science Letters,2010,291(1):21-31.
[8]	陆龙骅,张德二.中国年降水量的时空变化特征及其与东亚夏季风的关系[J].第四纪研究,2013,33(1):97~107.
[9]	郭其蕴,蔡静宁,邵雪梅,等.东亚夏季风的年代际变率对中国气候的影响[J].地理学报,2003,58(4):569~576
[10]	姜修洋,李志忠,李金全,等.最近500 年来福建玉华洞石笋氧同位素记录及气候意义[J].地理科学,2012,32(2): 207~212.
[11]	朱芸,雷国良,姜修洋,等.晚全新世以来福建仙山泥炭钻孔的正构烷烃记录[J].第四纪研究,2013, 33(6): 1211~1221.
[12]	Deniro M J,Epstein S.Isotopic composition of cellulose from aquatic organisms[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1981,45(10):1885-1894.
[13]	Zhou W J,Lu X F,Wu Z K,et al.Peat record reflecting Holocene climatic change in the Zoige Plateau and AMS radiocarbon dating[J].Chinese Science Bulletin,2002,47(1):66-70.
[14]	李宜垠,魏芳,周力平.泥炭样品的AMS14C年龄测定:全样、植物残体和孢粉浓缩物[J].第四纪研究,2007,27(4): 499~506.
[15]	Bronk R C.Bayesian analysis of radiocarbon dates[J].Radiocarbon,2009,51(1):337-360.
[16]	Meyers P AApplications of organic geochemistry to paleolimnological reconstructions:a summary of examples from the Laurentian Great Lakes[J].Organic Geochemistry,2003,34(2):261-

[17]	张成君,陈发虎,尚华明,等.中国西北干旱区湖泊沉积物中有机质碳同位素组成的环境意义[J].第四纪研究,2004,24(1):88~94.
[18]	Stuiver M.Climate versus changes in 13C content of the organic component of lake sediments during the Late Quarternary[J].Quaternary Research,1975,5(2):251-262.
[19]	Borella S,Leuenberger M,Saurer M,et al.Reducing uncertainties in δ13C analysis of tree rings:pooling,milling,and cellulose extraction[J].Journal of Geophysical Research:Atmospheres (1984-2012),1998,103(D16):19519-19526.
[20]	Bown R.Isotopes in the earth sciences[M].London:Elsevier Applied Science,1988.
[21]	Degens E T.Biogeochemistry of stable carbon isotopes[J].Organic Geochemistry,1969:304-329.
[22]	Boutton T W.Stable carbon isotope ratios of natural materials:II.Atmospheric,terrestrial,marine,and freshwater environments[C]//Coleman D C,Fry B.Carbon isotope techniques.New York:Academic Press,1991:173-186.
[23]	Aravena R,Warner B G,Macdonald G M,et al.Carbon isotope composition of lake sediments in relation to lake productivity and radiocarbon dating[J].Quaternary Research,1992,37(3):333-

[24]	杨桂芳,黄俊华,谢树成,等.天目山泥炭有机碳同位素特征及其古环境意义[J].地球学报,2008,29(6):778~782.
[25]	洪业汤,洪冰,林庆华,等.过去5000 年西太平洋副热带高压活动的泥炭纤维素碳同位素记录[J].第四纪研究,2003,23(5):485~492
[26]	林庆华,冷雪天,洪冰.小兴安岭过去5000 年的泥炭δ13C 记录[J].地球与环境,2004,32(1):50~54.
[27]	柴岫. 泥炭地学[M].北京:地质出版社,1990:136~153.
[28]	欧阳军,钟巍,薛积彬,等.我国低纬季风区晚冰期以来水文变化:南岭东部高分辨率湖沼沉积记录[J].地质学报,2010,84(12):1839~1853.
[29]	邱宏烈. 中国福建省亚热带山地 4000 年来植被变化的孢粉记录[J].亚热带资源与环境学报,2006,1(1):11~23.
[30]	Wang Y J,Cheng H,Edwards R L,et al.The Holocene Asian monsoon:links to solar changes and North Atlantic climate[J].Science,2005,308(5723):854-857.
[31]	Rodolfo Rigozo N,Roger Nordemann D J,Evangelista Da Silva H,et al.Solar and climate signal records in tree ring width from Chile (AD 1587-1994)[J].Planetary and Space Science,2007,55(1):158-164.
[32]	Gray L J,Beer J,Geller M,et al.Solar influences on climate[J].Reviews of Geophysics,2010,48(RG4001) doi:10.1029/2009R-
	G000282.
[33]	Reimer P J,Baillie M G L,Bard E,et al.IntCal04 terrestrial radiocarbon age calibration,26-0 ka BP[J].Radiocarbon, 2004,46:1029-1058.
[34]	Eddy J A.Climate and the changing sun[J].Climatic Change,1977,1(2):173-190.
[35]	Stuiver M,Braziunas T F.Anthropogenic and solar components of hemispheric 14C[J].Geophysical Research Letters, 1998,25(3):329-332.
[36]	潘静,李崇银,顾薇.太阳活动对中国东部夏季降水异常的可能影响[J].气象科学,2010,30(5):574~581.
[37]	周群,陈文.太阳活动11 年周期对ENSO 事件海温异常演变和东亚降水的影响[J].大气科学,2012,36(4): 851~862.
[38]	张德二. 1755年中国东部极端雨涝事件研究[J].气候变化研究进展,2012,8(1):1~7.
[39]	Tan L C,Cai Y J,Yi L,et al.Precipitation variations of Longxi,northeast margin of Tibetan Plateau since AD 960 and their relationship with solar activity[J].Climate of the Past,2008,4(1):19-28.
[40]	Reid G C.Solar total irradiance variations and the global sea surface temperature record[J].Journal of Geophysical Research:Atmospheres,1991,96(D2):2835-2844.
[41]	王家龙,孙静兰.太阳活动及其对地球环境的影响[J].第四纪研究,2002,22(6):510~523.
[42]	李崇银,程胜,潘静.冬季北半球平流层季节内振荡与对流层[J].大气科学,2006,30(5):744~752.
[43]	周立旻,Brian A T,郑祥民,等.太阳活动驱动气候变化空间天气机制研究进展[J].地球科学进展,2007,22(11): 1099~1108.

实验室编号	深度（cm）	测试材料	¹⁴C年代（a BP）	校正年代（年AD）	实验室
BA110212	43	植物残体	275±35	1605±79	北京大学
BA110205	101	植物残体	500±30	1421±20	北京大学
BA110208	159	植物残体	690±25	1309±38	北京大学
BA110209	335	植物残体	1280±25	725±33	北京大学
BA110210	335	木头	1270±25	730±35	北京大学
BA110211	355	木头	1445±35	610±28	北京大学
94390	355	植物残体	1310±40	714±42	Arizona

福建仙山泥炭距今1400 a以来的α-纤维素δ¹³C记录及其气候意义

Climate Variations over the past 1400 Years Inferred from an α-cellulose δ¹³C Record from Xianshan Peat in Southeast China

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[1]	杨若子, 邢佩, 杜吴鹏, 党冰, 轩春怡, 熊飞麟. 1961—2017年华北地区降水气候特征分析[J]. 地理科学, 2020, 40(9): 1573-1583.
[2]	李茂华, 都金康, 李皖彤, 李闰洁, 吴森垚, 王姗姗. 1982-2015年全球植被变化及其与温度和降水的关系[J]. 地理科学, 2020, 40(5): 823-832.
[3]	周旗, 张海宁, 任源鑫. 1961-2016年渭河流域极端降水事件研究[J]. 地理科学, 2020, 40(5): 833-841.
[4]	李明, 葛晨昊, 邓宇莹, 王贵文, 柴旭荣. 黄土高原气象干旱和农业干旱特征及其相互关系研究[J]. 地理科学, 2020, 40(12): 2105-2114.
[5]	黄一民,赵日梅,宋献方,何清华,杨柳,章新平. 台风“海马”对洞庭湖流域降水同位素的影响研究[J]. 地理科学, 2019, 39(7): 1184-1190.
[6]	李明, 胡炜霞, 王贵文, 柴旭荣, 张莲芝. 基于Copula函数的中国东部季风区干旱风险研究[J]. 地理科学, 2019, 39(3): 506-515.
[7]	刘礼洁, 卜兆君, 刘霜, 陈永达, 冯璐, 付彪, 杨云荷, 王升忠. 沙尘沉降可能阻滞泥炭地植被的自发演替[J]. 地理科学, 2019, 39(2): 351-358.
[8]	叶许春, 许崇育, 张丹, 李相虎. 长江中下游夏季降水变化与亚洲夏季风系统的关系[J]. 地理科学, 2018, 38(7): 1174-1182.
[9]	余方琳, 翟石艳, 王铮, 宋根鑫, 李亚婷, 贺楠. 基于SPI的1960~2012年西南地区水稻生长季干旱时空特征分析[J]. 地理科学, 2018, 38(5): 808-817.
[10]	李玉霞, 陈玲玲, 江亭桂, 罗文, 林振山. 基于EEMD的太阳活动对印度夏季风的多尺度胁迫分析[J]. 地理科学, 2018, 38(4): 628-635.
[11]	吴燕锋, 章光新. 松花江区气象水文干旱演变特征[J]. 地理科学, 2018, 38(10): 1731-1739.
[12]	范科科, 段利民, 张强, 史培军, 刘剑宇, 顾西辉, 孔冬冬. 基于多种高分辨率卫星数据的TRMM降水数据降尺度研究——以内蒙古地区为例[J]. 地理科学, 2017, 37(9): 1411-1421.
[13]	顾西辉, 张强, 孔冬冬, 刘剑宇, 范科科. 中国年和季节极端降水时空特征及极值分布函数上尾部性质[J]. 地理科学, 2017, 37(6): 929-937.
[14]	黄一民, 宋献方, 章新平, 何清华, 韩青, 李强. 洞庭湖流域降水同位素与ENSO关系研究[J]. 地理科学, 2017, 37(5): 792-798.
[15]	郑江禹, 张强, 史培军, 顾西辉, 郑泳杰. 珠江流域多尺度极端降水时空特征及影响因子研究[J]. 地理科学, 2017, 37(2): 283-291.