地球科学进展

地球科学进展, 2019, 34(5): 540-551 DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2019.05.0540

全球变化研究

东亚地区MIS 5时期孢粉记录的植被与气候研究进展

雒聪文,, 马玉贞,, 王凯, 李丹丹

地表过程与资源生态国家重点实验室，北京师范大学地理科学学部，北京100875

Vegetation and Climate Inferred from Pollen Record in East Asian Region During MIS 5: A Review

Luo Congwen,, Ma Yuzhen,, Wang Kai, Li Dandan

State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology, Faculty of Geographical Science, Beijing Normal University, Beijing 100875, China

通讯作者: 马玉贞（1957-），女，河南太康人，教授，主要从事孢粉学、地层学和环境变化的研究. E-mail：mayzh@bnu.edu.cn

收稿日期: 2019-02-20   修回日期: 2019-04-10   网络出版日期: 2019-06-11

基金资助: 国家自然科学基金面上项目“毛乌素沙漠晚第四纪的高分辨率孢粉记录与环境变化研究”.  编号：41571186
国家自然科学基金重点项目“毛乌素沙漠古河流湖泊的消退和风沙地貌演化过程研究”.  编号：41330748

Corresponding authors: Ma Yuzhen (1957-), female, Taikang City, He’ nan Province, Professor. Research areas include palynology, stratigraphy and environmental change. First author:E-mail:mayzh@bnu.edu.cn

Received: 2019-02-20   Revised: 2019-04-10   Online: 2019-06-11

作者简介 About authors

雒聪文（1994-），女，甘肃兰州人，硕士研究生，主要从事第四纪环境演变研究.E-mail：lcw@mail.bnu.edu.cn

LuoCongwen(1994-),female,LanzhouCity,GansuProvince,Masterstudent.Researchareasincludequaternaryenvironmentalchange.E-mail:lcw@mail.bnu.edu.cn

摘要

末次间冰期（深海氧同位素5阶段，MIS 5，71~128 ka BP）离现代间冰期最近，对其认识有助于预测未来环境，而化石孢粉是恢复古植被与古气候的重要指标。通过对选择出的东亚地区孢粉记录的具有年代数据和孢粉图谱的古植被和气候研究的综合分析，初步认为： ① MIS 5的植被格局可与现代间冰期即全新世的植被格局对比。 ② 各区孢粉记录了MIS 5气候波动，部分地区可划分出5a，5b，5c，5d和5e，存在轨道尺度变化，千年尺度事件较少发现。 ③ 东亚季风是影响现代东亚季风区环境的主要因素，但日本可能还受到西风环流和洋流的影响；西风、印度季风和地形是影响青藏高原环境的主要因素。 ④ 东亚地区，特别是干旱半干旱区，分辨率较高的孢粉记录的环境变化仍需更深入的研究。

关键词： MIS 5 ; 孢粉记录 ; 植被与气候 ; 东亚地区

Abstract

The last interglacial, Marine Isotope Stage 5 (MIS 5, about 71~128 ka BP), is the closest to modern interglacial period, in which there are identifiable patterns that could give us clues into what will happen in the future. Pollen analysis, the study of fossil pollen and spores, is one of the key methods for the reconstruction of past vegetation and environment. Pollen data from 23 sites in eastern Asian region were reviewed to document regional patterns of vegetation and climate change during MIS 5 and to understand the large-scale controls on these changes. The regional patterns of vegetation during MIS 5 can be compared with the present-day vegetation. The climate, inferred from pollen record, was not stable during MIS 5. The substages (5a, 5b, 5c, 5d and 5e) of MIS 5 can be identified by pollen assemblages in some areas, which describe the imprint of orbital-scale climate oscillations. East Asian monsoons have significantly contributed to the environment of modern eastern Asian monsoon region during MIS 5. However, the climate in Japan is also affected by the ocean currents and westerly circulation. The climate of the Tibetan Plateau is controlled by interactions of competing factors, including Indian monsoons, westerlies, and topography. In eastern Asian region, particularly in arid and semi-arid regions, the high-resolution pollen records need to be further studied for the better understanding of the climate change.

Keywords： MIS 5 ; Pollen record ; Vegetation and climate ; Eastern Asia.

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本文引用格式

雒聪文, 马玉贞, 王凯, 李丹丹. 东亚地区MIS 5时期孢粉记录的植被与气候研究进展. 地球科学进展[J], 2019, 34(5): 540-551 DOI:10.11867/j.issn.1001-8166.2019.05.0540

Luo Congwen, Ma Yuzhen, Wang Kai, Li Dandan. Vegetation and Climate Inferred from Pollen Record in East Asian Region During MIS 5: A Review. Advances in Earth Science[J], 2019, 34(5): 540-551 DOI:10.11867/j.issn.1001-8166.2019.05.0540

1 引 言

第四纪是地球演化历史上最新的地质时期，是现代环境形成和现代人类出现的关键时期，其中的末次间冰期对应于深海氧同位素第5阶段（Marine Isotope Stage 5，MIS 5），且大量研究认为MIS 5的温度高于或与现代间冰期即全新世相似[1,2,3,4,5,6]。MIS 5作为距离现代间冰期最近的一个间冰期，植被与气候变化主要代表了自然状态下的变化规律，因此该期气候的研究具有重要意义，如可为研究全新世气候变化规律与机制，预测未来气候变化趋势提供参考，为衡量人类对气候变化干预程度提供依据，因此是全球变化研究的热点时段之一。MIS 5的时间为71~128 ka BP[7]，又可进一步划分为a，b，c，d和e 5个亚阶段。其中5a，5c和5e较温暖，5b和5d较寒冷[8,9,10]。广义上，MIS 5对应末次间冰期，狭义上把5e对应末次间冰期，5a~5d对应末次冰期的过渡期。目前关于MIS 5期间是否存在轨道或千年尺度的气候波动，在学术界仍有争议[11,12,13,14]。例如，古里雅冰芯显示5e波动不明显，而格陵兰GRIP冰芯发现5e时期是不稳定的，可分出5e1，5e3，5e5暖期和5e2，5e4降温期[15]。东亚地区（East Asia，4°～53°N，73°～150°E）整体地势西高东低，以青藏高原海拔最高。利用不同代用指标已对东亚地区MIS 5的气候进行了大量研究[2,16,17,18]，在众多代用指标中，化石孢粉从植被变化的视角揭示了气候的变迁，那么，孢粉记录重建的MIS 5植被格局是否与全新世一致？各研究点存在怎样的异同？影响植被变化的因素有哪些？是否存在轨道尺度和千年尺度的波动与事件？针对这些问题，本文收集了有关东亚地区MIS 5时期的孢粉记录，进行梳理总结，归纳分析，以期为以后的研究提供参考。

2 研究方法

2.1　数据选择

参考前人成果，本文对已发表的孢粉记录的东亚地区MIS 5时期植被与气候的文章进行了筛选。选择的原则是：①沉积序列在MIS 5时期沉积连续无间断；②具有明确的测年方法与年代数据，并且沉积序列已校正为日历年龄（ka BP）；③具有较高的分辨率；④具有孢粉图谱。根据上述原则，选取了23个研究样点（图1和表1）。

图1

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图1   东亚地区MIS 5时期选择的孢粉记录研究点位置图（具体信息和参考文献见表1）

Fig.1   Map showing the locations of examined fossil pollen sites in East Asian region during MIS 5 (see Table 1 for site information and references)

地形图来源于美国国家海洋和大气管理局（NOAA）国家环境信息中心（NCEI）（https://www.ngdc.noaa.gov/）

Notes Topographic map from the National Centers for Environmental Information, National Oceanic and Atmospheric Administration,

U.S. Department of Commerce（http://www.ngdc.noaa.gov/）


表1   选取出的东亚地区孢粉记录的MIS 5环境研究点

Table 1  List of fossil pollen sites from the East Asian region used in this review

编号研究点经纬度时间 /ka BP测年材料测年方法参考文献
1KY0135.11°N, 135.59°E130~71火山灰火山灰年代学[19]
2BT Core35.25°N, 136.05°E130~65火山灰火山灰年代学+深海氧同位素曲线对比[20]
3KL Site35.52°N, 135.88°E120~70火山灰火山灰年代学[21]
4V28-30428.53°N, 134.13°E128~71底栖有孔虫氧同位素年代学[22,23]
5MD01-242136.02°N, 141.78°E130~74火山灰+底栖有孔虫火山灰年代学+深海氧同位素曲线对比[24]
6RC14-9936.97°N, 147.93°E128~71放射虫氧同位素年代学[22,23]
7C9001C41.18°N, 142.20°E130~70底栖有孔虫氧同位素年代学[25]
8ODP114420.05°N, 117.42°E125~79钙质超微化石+浮游有孔虫氧同位素年代学[26]
9MD98219428.12°N, 127.37°E128~74浮游有孔虫氧同位素年代学[27]
10DLC70-336.64°N, 123.55°E134~80石英颗粒光释光（OSL）测年[28]
11DJH-231.49°N,109.99°E129~72不明确氨基酸外消旋法[29]
12北窑剖面34.71°N, 112.48°E122~96不明确OSL测年+深海氧同位素曲线[30]
13洛川剖面35.70°N, 109.42°E129~79不明确磁化率+深海氧同位素曲线对比[31]
14HZ-S36.61°N, 114.51°E130~75不明确热释光（TL）测年[32]
15唐山钻孔39.61°N, 118.20°E136~59不明确TL测年[33]
16北京西山剖面39.97°N, 115.67°E129.3~78.5石英颗粒TL测年[3]
17侯家窑剖面40.10°N, 113.98°E160~85不明确OSL测年[4]
18HQ26.27°N, 100.18°E130~73不明确湖泊沉积固结年代模式推算[34]
19RM33.95°N, 102.35°E134~71不明确与古里雅，GISP2冰芯曲线对比[2]
20佩枯错盆地28.78°N, 85.58°E127~72不明确电子自旋共振（ESR）[35]
21ZK0638.33°N, 91.50°E127~76不明确对比ZK02的铀系测年[36]
22酒房台剖面37.77°N, 108.56°E152~72不明确OSL测年+ ESR[37]
23ZK139.10°N, 103.65°E128~?不明确OSL测年[38]

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2.2　分析方法

目前，大多数学者一般将降水量小于200 mm的地区定义为干旱区，降水量为200~400 mm的地区定义为东亚季风边缘区。本文使用依据地形（以3 000 m等高线为界）、气候（以400 mm年等降水量线为界）和植被等自然地理要素划分的现代三大自然区（即东亚季风区、青藏高原区和干旱半干旱区）综述MIS 5阶段的植被与气候研究（图1）。

首先分析研究各研究点的孢粉图谱和论文表述，选取具有特定环境意义的指代指标，如孢粉种类百分比含量，针叶树、阔叶树和草本植物花粉的百分比含量，孢粉总浓度，木本和非木本的比值等。使用CorelDRAW软件绘制变化曲线，原文中已有年代标尺的即用原文标尺，没有年代标尺的按照剖面、钻孔深度及不同深度处的测年数据进行标绘。然后，每一个研究区选择几条可靠的植被和气候记录，分析MIS 5阶段植被与气候特征及拥有的共性与差异。最后，将花粉记录与研究区其他独立的高精度气候记录（冰芯和石笋等）进行对比，归纳东亚不同地区MIS 5阶段气候变化的特征和规律。

3 MIS 5时期东亚地区植被与气候变化特征

3.1　东亚季风区

3.1.1　日本及其海域

东亚季风区MIS 5时期的孢粉研究丰富，日本及其海域的研究最为突出。日本陆上研究点（图1）主要有西部Kamiyosh盆地（KY01）、中西部琵琶湖（Lake Biwa，BT Core）和Kurota低地（KL Site）3个[19,20,21]。MIS 5时期，3个研究点的花粉组合均以日本柳杉（Cryptomeria japonica）占优势为特征，其他主要成分还有温带针叶树种金松（Sciadopitys verticillata）和柏科（Cupressaceae），且日本柳杉的含量呈现出3次高峰值，而柏科含量与其呈负相关。区域特有种属柳杉和金松是日本地区末次间冰期以来重要的植被组成，尤其是柳杉，对降水尤为敏感，是反映东亚夏季风的良好代用指标[23]，其含量增高意味着东亚夏季风增强，气候暖湿。对年代框架较好的琵琶湖的研究显示，日本柳杉的高峰值出现在65~84，92~106和112~128 ka BP。年代数据和花粉组合对比分析说明，日本陆上3个研究点的日本柳杉3次高峰值对应于5a，5c和5e时期，反映气候暖湿，而柏科含量较高的2个时段可对应于5b和5d时期（图2）。

图2

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图2   东亚季风区MIS 5时期孢粉记录图

Fig.2   Summary pollen diagram from the East Asian monsoon region

浅灰色部分为MIS 5时间范围，深灰色部分为5a，5c和5e，三角符号和标注数字为测年位置和测年数据。资料来源：1：KY01[19]；2：BT Core[20]；3：KL Site[21]；4：V28-304[22,23]；5：MD01-2421[24]；6：RC14-99[22,23]；7：C9001C[25]；8：ODP1144[26]；9：MD982194[27]；10：DLC70-3[28]；11：DJH-2[29]；12：北窑剖面[30]；13：洛川剖面[31]；14：邯郸HZ-S钻孔[32]；15：唐山钻孔[33]；16：北京西山剖面[3]；17：侯家窑剖面[4]

Light grey bars indicate the MIS 5 period, dark grey bars indicate the 5a, 5c and 5e, triangles and annotated numbers are stratigraphic position of dating and dating data. Notes for the sources of references: 1： KY01[19]; 2： BT Core[20]; 3： KL Site[21]; 4： V28-304[22,23]; 5：MD01-2421[24];

6： RC14-99[22,23]; 7： C9001C[25]; 8： ODP1144[26]; 9： MD982194[27]; 10： DLC70-3[28]; 11： DJH-2[29]; 12： Beiyao Site[30]; 13： Luochuan section[31]; 14： Handan HZ-S[32]; 15： Tangshan area[33]; 16： Xishan Mountain[3]; 17： Houjiayao Relic site[4]


日本海洋研究点（图1）位于太平洋东北日本南部、中部和北部海域，均有较好的年代框架，且中部研究点分辨率最高。中部海域包括MD01-2421和RC14-99钻孔[22,23,24]，MD01-2421以高分辨率的孢粉记录恢复了日本中部144 ka BP 以来的植被变化与东亚季风变化。孢粉谱中柳杉与金松含量变化表现出较好的一致性，在72~82，93~106和116~126 ka BP期间出现高值，指示夏季风强度高于现代（该研究指出当柳杉含量超过10%，金松含量超过5%时，能够认为夏季风强度比现代高），对应5a,5c和5e时期。不同于陆地记录，该钻孔岩芯记录显示在气候冷干时期主要发育有云杉属（Picea）、铁杉属（Tsuga）和落叶松属（Larix），对应5b和5d时期。与同样位于日本中部近海的RC14-99钻孔比较，两者柳杉含量变化虽相似，但RC14-99中5e时期柳杉含量明显高于5a和5c时期。同时RC14-99钻孔岩芯在MIS 5气候较冷时期主要发育松属（Pinus）、桤木属（Alnus）和桦属（Betula）。

相比中部，日本南部海域V28-304钻孔的花粉谱中，柳杉在MIS 5时期只表现出2个明显的高值期[22,23]，可能分别对应于5a和5c。对应于5e时期的花粉组合的主要成分是松属、铁杉属和栎属（Quercus），而非柳杉。另外，V28-304钻孔岩芯中松属的含量较高，可达50%。日本北部海域C9001C钻孔[25]花粉组合中，柳杉含量远低于中部和南部，不再是主要成分。5a，5c和5e时期孢粉组合以铁杉属、栎属和水青冈属（Fagus）为主，5b和5d时期则以桦属为主。

3.1.2　中国东亚季风区海洋钻孔

中国东亚季风区MIS 5海洋钻孔孢粉研究点主要分布在南海北部、东海海域及南黄海（图1）。

南海北部ODP1144钻孔[26]记录了MIS 29以来的植被历史，其中最突出的特征是冰期—间冰期旋回表现为松属花粉与草本花粉的交替，2类花粉在孢粉谱中占绝对优势，草本花粉以蒿属（Artemisia）、禾本科（Gramineae）和莎草科（Cyperaceae）为主。研究认为，草本花粉与松属花粉的比值（H/P）可反映海平面升降。冰期时海平面下降，出露的大陆架上生长了大量草本植物，代表近岸花粉；间冰期时海平面上升，钻孔中花粉以风媒来源为主，因此高含量的松属花粉可代表远岸花粉。MIS 5孢粉组合中松属花粉占明显优势，草本花粉中湿生草本含量高于旱中生草本，反映气候温暖湿润，时代为79~125 ka BP。松属和草本花粉的含量显示MIS 5期间海平面有3次上升期（分别为79~90,96~109和119~125 ka BP）和2次下降期，分别对应于5a,5c,5e和5b，5d时期。此外，研究者认为钻孔中乔木花粉沉积率与蕨类孢子含量分别被用作冬、夏季风的代用指标，MIS 5期间夏季风逐渐由强减弱，而冬季风逐渐由弱渐强（图2）。

MD982194钻孔是东海冲绳海槽沉积记录最长的序列之一[27]。与南海北部相似，冰期—间冰期气候旋回也表现为草本植物与裸子植物花粉的交替，研究认为草本花粉含量变化与海平面变化联系密切。MIS 5的孢粉组合中裸子植物花粉占明显优势，以松属含量最高，草本花粉含量较低，指示该期夏季风增强，气候变暖，海平面上升，气候温暖湿润（图2）。

位于我国大陆与朝鲜半岛之间的南黄海，其中部DLC70-3钻孔岩芯[28]的孢粉谱以草本植物占优势为特征。约相当于MIS 5的孢粉谱中蒿属占优势，其他还有藜科（Chenopodiaceae）、禾本科、莎草科和松属。蒿属与松属及莎草科的含量变化似乎也可表现出5个亚阶段，只是表现不及南海北部明显。

综上所述，我国海洋钻孔MIS 5时期孢粉研究以南海北部分辨率最高，孢粉曲线很好地反映了MIS 5内部的波动变化，松属花粉占优势时期气候偏暖，草本花粉占优势时期气候转冷，整体气候波动变冷。东海研究分辨率虽不及南海，但2个研究具较好的可比性，松属花粉与草本花粉的变化十分相似，反映了海平面升降。不同于南海与东海，纬度偏北的南黄海钻孔记录中草本花粉占优势，MIS 5期间旱生草本蒿属与松属及水生草本莎草科此消彼长（图3）。

图3

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图3   青藏高原区和干旱半干旱区MIS 5时期孢粉记录图

Fig.3   Summary pollen diagram from the Tibetan Plateau and arid and the arid semi-arid region

浅灰色部分为MIS 5时间范围，深灰色部分为5a，5c和5e， 三角符号和标注数字为测年位置和测年数据；资料来源：18：HQ[34]；19：RM[2]；20：佩枯错盆地[35]；21：ZK06[36]；22：酒房台剖面[37]；23：ZK1[38]

Light grey bars indicate the MIS 5 period, dark grey bars indicate the 5a, 5c and 5e, triangles and annotated numbers are stratigraphic position of dating and dating data； Notes for the sources of references: 18： HQ[34]; 19： RM[2]; 20： Paiku Co Basin[35];

21： ZK06[36]; 22： Jiufangtai section[37]; 23： ZK1[38]


3.1.3　中国东亚季风区陆地湖泊岩芯和剖面

中国东亚季风区MIS 5陆地孢粉研究点主要分布在华中地区、黄土高原及华北平原等地（图1）。

华中地区神农架大九湖盆地的DJH-2岩芯孢粉谱中[29]，约为MIS 5时期的孢粉组合以莎草科、常绿栎属和水青冈属为主，指示植被为暖温带落叶阔叶林，气候暖湿。该岩芯孢粉种类的曲线大多表现为“两峰两谷”，显示出该期气候存在波动。研究者认为可能是植被对气候响应存在滞后，或是测年较少，也许不够准确。

黄土高原洛川和秦岭北麓洛河阶地上的北窑遗址研究点的分辨率较高[31,30]。洛川古土壤S1（80~130 ka BP）中孢粉组合以蒿属和藜科为主，松属、桦属和毛茛科（Ranunculaceae）也较常见，植被类型为森林草原或草原。据松属、桦属、蒿属、藜科、针叶树、阔叶树和草本的含量变化可进一步分出5个亚带，分别对应于5a，5b，5c，5d和5e时期。其中5a（80~97 ka BP），5c（108~112 ka BP）和5e（118~130 ka BP）时期发育森林草原，气候温暖湿润。北窑遗址古土壤S1（96~122 ka BP）中孢粉组合以松属、蒿属和藜科为主，铁杉属和栎属也较常见，且木本与非木本花粉比值（AP/NAP）在该期达到240 ka BP以来的最高值，说明该期气候适宜，温暖湿润，森林植被扩张。该期的花粉组合中木本与草本表现出较明显的负相关，可进一步划分出4个阶段，显示了该期气候存在波动。

华北平原相关工作开展较多，以邯郸、唐山和北京西山研究点分辨率较高[32,33,3]。北京西山在古土壤S1（78~129 ka BP）的孢粉谱由下而上划分为5带。带1、带3和带5以鹅耳枥属（Carpinus）、榆属（Ulmus）、栎属、松属和桦属为主，植被为落叶阔叶林或针阔混交林，气候温暖，分别对应5e，5c和5a时期。5e暖湿程度优于5c时期，5c时期优于5a时期。带2和带4以松属、桦属、蔷薇科（Rosaceae）、毛茛科，蒿属和菊科（Compositae）为主，气候干冷，对应5d和5b时期。5d时期气候稍好于5b时期。整体气候由暖湿向冷干变化。另外，带5又可进一步划分亚带，表现出5e时期存在千年尺度的不稳定性。邯郸与唐山研究点显示，MIS 5期间孢粉组合中草本花粉占优势明显，主要为蒿属和藜科。乔木花粉主要为松属和云杉属，反映植被为森林草原，气候温暖湿润。另外，根据上述孢粉种属曲线变化及乔木与草本花粉比值的变化，两研究认为MIS 5期间气候逐渐趋向暖湿，水热组合在5a时期达到最佳。

泥河湾盆地侯家窑遗址位于华北平原与内蒙古高原过渡区，在该研究中[4]，孢粉带3以松属、桦属、榆科（Ulmaceae）、蒿属和藜科为主，植被为森林草原，该带时代为85~160 ka BP，对应MIS 5。可进一步划分出5个亚带，亚带e松属明显减少，蒿属、藜科增加，气候温干，对应5e时期。亚带d和b以草本植物为主，指示气温降低，对应5d和5b时期。亚带c和a乔木植物含量较高，气温上升，对应5c和5a时期。研究者认为5e时期温度明显高于5a和5c时期，但降水不及5a和5c时期。

3.2　青藏高原区

青藏高原作为一个独立的地域单元，其第四纪环境变化受到中外学者的共同关注。特别是晚新生代以来高原的强烈隆起对亚洲大气环流的影响更是研究者长期关注的热点。有关青藏高原MIS 5时期的孢粉研究在高原东部、西部均有开展，东部研究点有高原东南部云南鹤庆古湖、高原东北部若尔盖盆地；高原西部研究点有藏南佩枯错盆地和高原西北部柴达木盆地等地区（图1）。

云南鹤庆古湖HQ钻孔孢粉研究分辨率高[34]。73~129 ka BP花粉组合以松属占优势，其他还有云杉属、冷杉属（Abies）、油杉属（Keteleeria）、常绿栎属、落叶栎属和禾本科，植被可能为松林或针阔混交林。其中113~129 ka BP的孢粉组合以松属和常绿栎属为主，气候整体暖干，对应5e时期。该组合带又可分为3个亚带，指示5e时期内部仍存在气候波动，早期暖干，中期相对冷湿，晚期又趋向暖干。73~113 ka BP的孢粉组合以松属、云杉属、冷杉属、油杉属和落叶栎属为主，该组合带可分为4个亚带，分别对应5a~5d时期。85~94和103~113 ka BP云杉属和冷杉属花粉含量增高，指示5b时期和5d时期 2次冷湿波动。94~103 ka BP松属花粉含量最高，73~85 ka BP油杉属、常绿栎属和禾本科花粉增多，分别对应5a时期和5c时期，气候暖干。高原东北部以若尔盖盆地研究最为典型[2]，其中RM钻孔上部60 m的孢粉组合以莎草科和云杉属为主，且二者的含量呈负相关，MIS 5期间若尔盖盆地植被变化主要表现为云杉林与高山莎草草甸的扩张与收缩。120~130 ka BP木本花粉百分比达到整个钻孔最高值，组合以云杉属和松属为主，桦属、栎属和榛属（Corylus）相对丰富，指示气候比现代温暖，对应5e时期。111~120和86~93 ka BP木本花粉含量较低，湿生草本莎草科含量显著增高，植被为高山莎草草甸，对应5b和5d时期。93~111和71~86 ka BP云杉属含量较高，对应5a和5c时期。

高原西部研究点为藏南佩枯错盆地与柴达木盆地。佩枯错盆地湖相沉积孢粉研究[35]显示71~127 ka BP，孢粉组合以木本花粉为主，松属和铁杉属占明显优势，其次为云杉属和冷杉属等，对应植被为针阔混交林，指示气候温和湿润，该研究认为该地MIS 5期间气候稳定，只存在微小波动。柴达木盆地西部[36]ZK06钻孔75~127 ka BP的孢粉组合以藜科、蒿属、禾本科和菊科等中旱生草本植物为主，乔木花粉含量极低，植被为草原。依据孢粉浓度变化可大致识别出MIS 5的5个亚阶段（图3），反映气候整体向干冷变化。

3.3　干旱半干旱区

目前，干旱半干旱区的相关研究开展较少，本文选用萨拉乌苏酒房台剖面与腾格里沙漠研究点进行比较[37,38]。2个研究点MIS 5阶段对应地层孢粉组合均以草本花粉占绝对优势。其中酒房台研究点的阔叶树种花粉含量与种类比腾格里沙漠丰富，期间植被表现为疏林草原和草原的交替，而腾格里沙漠MIS 5阶段植被类型为荒漠草原，气候较干旱。

4 讨论与展望

4.1　孢粉记录的MIS 5植被格局与气候特征

MIS 5期间，东亚季风区日本地区除北部外常绿针叶林和阔叶林发育良好，夏季风强度高于现代，年降水可超过2 000 mm，气候温和湿润。雷州半岛(20°40′N, 110°04′E)植被为以常绿栲属（Castanopsis）——栎属为主的热带北缘湿润常绿阔叶林，气候湿热，与现代相似，可能是该区40万年来最湿热的时期[39]。华中地区和长江三角洲地区[40]的植被类型为暖温带含有常绿树种的落叶阔叶林，气候暖湿。而黄土高原及华北平原的研究点的孢粉组合以松属、蒿属和藜科为主，阔叶类树种以桦属和栎属等落叶树种为主，植被为森林草原。

青藏高原区MIS 5期间乔木以松属和云杉属等针叶树种为主，草本则以蒿属、藜科和莎草科为主。纬度位置偏南的鹤庆古湖及佩枯错盆地中喜暖湿的铁杉属和油杉属占有一定比例，植被为针叶林或针阔混交林，而北部的若尔盖以莎草科和云杉属为主，植被为云杉林与高山莎草草甸的扩张与收缩。西北部柴达木盆地旱生草本含量较高，以藜科、蒿属、禾本科和菊科等中旱生草本植物为主，乔木花粉含量极低，植被为草原。

干旱半干旱区在MIS 5期间草本花粉占明显优势，以蒿属和藜科为主。

总之，MIS 5期间从东南向西北，植被中常绿和乔木成分逐渐减少，草本植物逐渐增多的植被格局与现代间冰期即全新世的植被格局相似。

基于孢粉记录的MIS 5时期气候序列显示：东亚地区现代三大自然区在MIS 5期间气候均存在波动，部分地区可划分出5a，5b，5c，5d和5e时期。说明孢粉这一代用指标能够反映出气候变化存在23 ka的轨道尺度周期。

中国东亚季风区各研究点虽认为MIS 5时期气候整体温暖，与全新世相似，或更温暖，但存在一定的差异。如南海北部MIS 5期间夏季风逐渐由强减弱，冬季风逐渐由弱渐强；北京西山和侯家窑的研究认为5阶段气候整体由暖转冷，且5e时前者暖湿，后者暖干；而邯郸与唐山的研究认为MIS 5期间气候逐渐趋向暖湿，水热组合在5a时期达到最佳。

青藏高原的研究也表明MIS 5气候温暖，但也存在差异。如云南鹤庆5e时期气候暖干，且存在波动；若尔盖5e时期气候暖湿，且5a时期和5e时期温暖程度可能相同；而藏南地区认为MIS 5期间气候只存在微小波动。

4.2　不同地区的气候模式及影响因素

尽管关于中国季风区石笋δ18O 的气候环境意义解读在国内外引起了广泛争议[18,41,42,43,44]，但将石笋δ18O作为降雨量和夏季风强度的指标基本上是合理的，在冰期或冰段时期降水的氧同位素比间冰期或间冰段时期明显偏重，石笋δ18O变重显示降水减少和夏季风强度减弱[41,43]。MIS 5时期，华中地区神农架三宝洞石笋δ18O表现出季风与太阳辐射量的同步关系，不仅揭示了由地球岁差引起的太阳辐射量所导致的轨道尺度（5a，5b，5c，5d和5e）的变化，而且也为“中国间冰阶”(千年尺度的强季风事件，如A19~A25事件)提供了一个完整的记录(图4)[18,41]。本文的东亚季风区的孢粉组合变化与三宝洞石笋δ18O曲线的对比表明(图4)，在MIS 5时期，东亚季风也是影响现代东亚季风区的主要环流系统。例如，南海北部松属和草本花粉的含量显示MIS 5期间海平面有3次上升期（分别为：79~90，96~109和119~125 ka BP）和2次下降期，与由岁差引起的北半球太阳辐射量变化和三宝洞石笋δ18O曲线所反映出的降水/夏季风强度有较好的相似性，分别对应于5a，5b，5c，5d和5e，显示存在23 ka的轨道尺度周期，体现出暖湿和冷干的气候模式。

图4

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图4   东亚MIS 5时期孢粉记录的气候与其他资料对比图

Fig.7   Comparison of the climate history of MIS 5 in East Asian region with other records

浅灰色部分表示MIS 5时间范围，深灰色部分表示5a，5c和5e；资料来源：格陵兰冰芯，红色实线为GRIP[15]，蓝色实线为NGRIP（20~26为D-O旋回）[12]；三宝洞石笋（A19~A25为“中国间冰阶”）[18,41]；古里雅冰芯[45]；65°N太阳辐射[46]

Light grey bars indicate the MIS 5 period, dark grey bars indicate the 5a, 5c and 5e. The sources of references: The Greenland ice core, GRIP (red solid line)[15]; NGRIP (blue solid line) (20~26 indicate Dansgaard-Oeschger events)[12]; Sanbao Cave (A19~A25 indicate Chinese interstadials)[18,41]; The Guliya ice core[45]; Insolation at 65° N[46]


区域内的其他研究也记录了相近的变化过程。例如，相对于南海北部记录，西北部的洛川古土壤剖面的孢粉组合含有丰富的草本植物，但也表现出3次木本植物花粉含量较高期和2次较低期（图4）。可能由于年代或其他的不确定因素，使得相当于5c的跨度较短，5a的跨度较长，有待于进一步研究。

日本无论是陆上记录还是近海钻孔记录，MIS 5时期气候表现出不稳定性。其中部MD01-2421钻孔和琵琶湖的孢粉组合中反映夏季风强度高和气候暖湿的日本柳杉和金松出现了3次高峰和2次低谷，与格陵兰冰芯的δ18O曲线显示的冷暖相似，也可与北半球太阳辐射量变化和三宝洞石笋δ18O曲线对比，但在时间段上存在一定的差异。推测该区除受东亚季风影响外，可能还受到西风环流、千岛寒流、对马暖流和日本暖流的影响。

青藏高原古里雅冰芯氧同位素比率反映了气温的变化[45]，末次间冰期（75~125 ka BP）内气候变化剧烈。与现代气候平均状况比较，5a，5c和5e 3个暖峰的δ18O值换算气温分别高出现代3，0.9和5 ℃，而5b和5d 2个冷时段分别比5c和5e降温3和4 ℃以上，气候变暖的幅度大于全球平均值。在各亚阶段内还各有若干百年级冷暖振动。云南鹤庆古湖孢粉组合显示的温度变化与其十分相似，但云南鹤庆古湖的孢粉组合不仅反映了温度的变化，而且也反映了湿度的变化。如5a，5c和5e期间，以松属、栎属和禾本科为主的孢粉组合的增多说明该区冬季温度不低, 夏季偏暖干，反映干暖的环境。5b和5d期间，孢粉组合中耐寒喜湿的云杉和冷杉花粉增加，说明气候较冷湿。该区表现出的冷湿和干暖的气候模式，与东亚季风区存在较明显差异。其影响因素可能是末次间冰期时，冬季受高原的阻挡，北方冷空气已很难影响到本区；暖期时青藏高原的热源效应明显，高原气候变暖的幅度较大，蒸发量加大，使有效湿度降低。值得注意的是云南鹤庆古湖孢粉组合不仅显示出轨道变化，5e还可能存在千年尺度的气候不稳定性。

现代观察研究认为青藏高原是西风与印度季风两大环流系统的交汇区。夏季（每年6~9月）在青藏高原30°N 以南地区，500 hPa 高度盛行南风和西南风，并在30°~35°N逐渐减弱，而西风则在 35°N 以北盛行，由南向北降水量逐渐减少。印度季风将南部海洋（即阿拉伯海、孟加拉湾和南印度洋）的水汽向高原输送[47]。但现有的孢粉记录只能显示从南向北木本植物减少，草本植物增多，气候逐渐干旱。

4.3　结论与展望

东亚地区孢粉记录的MIS 5/末次间冰期的植被格局与全新世相似，从东南往西北，植被中常绿和乔木成分逐渐减少，草本植物逐渐增多。

东亚地区现代三大自然区孢粉记录的MIS 5期间气候均存在波动，部分地区可划分出5a，5b，5c，5d和5e，显示出气候变化存在23 ka的轨道尺度周期，但可能由于分辨率的问题，千年尺度的事件较少发现。

在MIS 5时期，东亚季风也是影响现代东亚季风区环境的主要环流系统，但日本除受东亚季风影响外，可能还受到西风环流、千岛寒流、对马暖流和日本暖流的影响。青藏高原孢粉组合显示的温度变化与古里雅冰芯氧同位素比率反映的气温变化十分相似，而且也可能反映湿度的变化；西风、印度季风和地形是影响青藏高原的主要因素。

比较海洋与陆地2种记录，虽然深海孢粉记录研究受海洋钻探技术发展的限制，较陆地孢粉记录研究起步晚，但深海孢粉记录较陆相沉积更连续，时间跨度更长；在年代测定方面，深海孢粉记录具有氧同位素年代学基础，年代更准确可信。但由于孢粉传播至海洋的过程十分复杂，因此解译难度较陆地大。

孢粉记录不仅可以指代温度变化，而且还可以指代湿度变化，是反映环境变化的良好指标之一。但目前MIS 5时期的孢粉记录较少且年代数据稀少，分辨率较低。因此在MIS 5起止时间，内部波动与周期变化等方面存在较大差异与分歧。基于此，东亚地区，特别是干旱半干旱区，在较准确可靠的年代数据和分辨率较高的孢粉记录方面需要更深入的研究。

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