地球科学进展, 2021, 36(2): 172-184 DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2021.012

研究论文

东南极LGB69冰芯17122001年气温变化记录的初步研究

张子洋,1,2, 闫明,1, MULVANEY Robert3, 季峻峰2, 效存德4, 刘雷保1, 安春雷1

1.中国极地研究中心,上海 200136

2.南京大学表生地球化学教育部重点实验室,江苏 南京 210023

3.British Antarctic Survey,High Cross,Madingley Road,Cambridge CB3 0ET,UK

4.中国科学院 西北生态环境资源研究院,甘肃 兰州 730000

Preliminary Study on Air Temperature Records from 1712 to 2001 Revealed by LGB69 Ice Core in East Antarctica

ZHANG Ziyang,1,2, YAN Ming,1, MULVANEY Robert3, JI Junfeng2, XIAO Cunde4, LIU Leibao1, AN Chunlei1

1.Polar Research Institute of China,Shanghai 200136,China

2.Key Laboratory of Surficial Geochemistry,Ministry of Education,Nanjing University,Nanjing 210023,China

3.British Antarctic Survey,High Cross,Madingley Road,Cambridge CB3 0ET,UK

4.Northwest Institue of Eco-Environment and Resources,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou 730000,China

通讯作者: 闫明(1966-),男,安徽怀远人,研究员,主要从事极地雪冰气候与环境记录、冰川变化研究. E-mail:mingyan@pric.org.cn

收稿日期: 2020-07-25   修回日期: 2021-01-05   网络出版日期: 2021-06-25

基金资助: 国家自然科学基金项目“极地冰芯中记录的火山作用及其对气候的影响”.  41676192

Corresponding authors: YAN Ming (1966-), male, Huaiyuan County, Anhui Province, Professor. Research areas include climatic and environmental records of snow and ice, and glacier variation in polar regions. E-mail:mingyan@pric.org.cn

Received: 2020-07-25   Revised: 2021-01-05   Online: 2021-06-25

作者简介 About authors

张子洋(1991-),男,广东中山人,硕士研究生,主要从事极地环境地球化学研究.E-mail:zhzyang@139.com

ZHANGZiyang(1991-),male,ZhongshanCounty,GuangdongProvince,Masterstudent.Researchareasincludepolarenvironmentalgeochemistry.E-mail:zhzyang@139.com

摘要

南极冰芯记录着过去气温、降水等气候环境参数以及影响其变化的太阳活动、火山作用等各种因子变化,是研究古气候、古环境变化及其影响机制的良好载体。东南极LGB69冰芯高分辨率的地球化学分析表明:该冰芯的水当量年平均积累率高达259 mm/a,利用δ18O和Na+季节性变化和火山喷发标志层,通过数年层的方法确定其沉积时间为290 a(1712—2001年)±2 a;该冰芯δ18O与邻近的戴维斯站气温距平5年滑动平均值(1968—2001年)之间具有良好的正相关关系,是有效的气温代用指标,1712—2001年该地区气温是一个波动变暖的过程,划分为4个阶段,小冰期结束于1914年,20世纪5年滑动平均气温距平年平均值较小冰期末次冷阶段升高0.43 ℃;Morlet小波分析表明,1712—2001年该冰芯δ18O(气温)和积累率(降水量)均存在约11年、约22年和约60年的共同周期,多重时间周期的嵌套表明其对气候变化非常敏感。上述研究结果为进一步重建南极气候冷暖、降水序列变化,以及研究太阳活动、火山作用等因子对气候变化影响的内在规律奠定了基础。

关键词: 南极 ; 冰芯 ; 定年 ; 气候变化 ; 稳定氧同位素 ; 积累率

Abstract

Antarctic ice core is an ideal paleoclimatic and paleoenvironmental carrier, which records the past variations of various parameters such as air temperature, precipitation and their major factors, e.g. solar activity, volcanism. High-resolution geochemical analyses of LGB69 ice core, East Antarctica show that Based on the combination of seasonal variations of δ18O and Na+ with volcanic eruption markers, LGB69 ice core is dated to 290 a (A.D.1712-A.D.2001)±2 a through annual layer counting, with a high average annual accumulation rate of 259 mm w.e./a; Five-year moving average (A.D.1968-A.D.2001) of δ18O of LGB69 ice core has good positive correlation with that of temperature departure at adjacent Davis Station, indicating that δ18O is an effective proxy for air temperature. Air temperature from A.D.1712 to A.D.2001 in LGB69 region is a process of fluctuating warming, which can be divided into four stages. The average annual value of 5-year moving average temperature departure is 0.43 ℃ higher than that of last cold stage in the Little Ice Age which ended in A.D.1914; By Morlet wavelet analysis, both δ18O (air temperature) and accumulation rate (precipitation) of LGB69 ice core from A.D.1712 to A.D.2001 present ca. 11-year, ca. 22-year and ca. 60-year cycles. Multinest of cycles for δ18O, accumulation rate of LGB69 ice core implies its sensitivity to climate change. The above-mentioned results build up a good basis for further research on the reconstruction of temporal variations in air temperature and precipitation and the effects of factors such as solar activity, volcanism on climate change in Antarctica.

Keywords: Antarctica ; Ice core ; Dating ; Climate change ; Stable oxygen isotope ; Accumulation rate

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本文引用格式

张子洋, 闫明, MULVANEY Robert, 季峻峰, 效存德, 刘雷保, 安春雷. 东南极LGB69冰芯17122001年气温变化记录的初步研究. 地球科学进展[J], 2021, 36(2): 172-184 DOI:10.11867/j.issn.1001-8166.2021.012

ZHANG Ziyang, YAN Ming, MULVANEY Robert, JI Junfeng, XIAO Cunde, LIU Leibao, AN Chunlei. Preliminary Study on Air Temperature Records from 1712 to 2001 Revealed by LGB69 Ice Core in East Antarctica. Advances in Earth Science[J], 2021, 36(2): 172-184 DOI:10.11867/j.issn.1001-8166.2021.012

1 引 言

南极地区对全球变化的响应具有“放大器”的作用,容易记录到中低纬度不易观察到的气候环境的细微变化。南极冰盖具有沉积连续、单位时间沉积量大、受沉积后期干扰小的特点,是过去全球气候环境变化的良好载体。而且,与其他沉积物相比,冰芯记录具有保真度高、信息量大、分辨率高的优势1,在恢复过去几十年到几十万年的不同尺度的气候环境变化的研究中具有特殊地位。

自1996年以来我国开展的中山站—冰穹A断面考察已取得不少成果,研究较多的浅冰芯有LGB65(50 m,250 a)2~4、DT263(82.5 m,780 a)5、DT401(102.65 m,2 680 a)6~8和DA2005[102 m,约4 200 a;100.42 m,2 840 a;109.9 m,(4 009±150) a BP]9~11图1)。LGB65冰芯检测出过去250年来的16次火山活动,该地区积累率和气温大致可以1860年为界分为两段,之前气温和积累率都呈上升趋势,其后气温明显降低且变率增大、积累率变化不明显,20世纪全球性升温趋势在该地区并无体现2~4;DT263冰芯通过火山标志层结合Na+季节性变化特征定年为780年(1215—1996年),1450—1850年当地年均积累率和各种离子浓度强烈低于该阶段前后,该时期与“小冰期”气候事件时间相吻合512;DT401冰芯研究恢复了过去2 680年火山活动记录6,除δ18O外,积累率、火山沉积和太阳活动均对该冰芯硝酸根变化产生影响7,并基于海盐离子变化重建了罗斯海海冰范围和相关大气循环记录8;DA2005冰芯(109.91 m)CH4浓度测试结果以及粒雪化模型模拟结果一致表明该冰芯在约102.0 m处气泡被完全封闭,该处冰年龄约为4.2 ka,氢氧稳定同位素分析表明该冰芯过量氘值较高(平均值为17.1‰),结合其他东南极内陆冰盖冰芯稳定同位素资料认为东南极内陆地区晚全新世以来气候状况较为稳定(气温波动幅度为±0.6 ℃)9;对该冰芯上部100.42 m记录的火山喷发的详细研究则重建了过去2 840年历史10;依据两个相邻火山喷发事件的平均积累率估算该冰芯气泡闭合深度(102.0 m)年龄为(3 516±100) a BP,采用H-L粒雪化模型计算得知该深度年龄为(3 581±100) a BP,这两种方法计算得到的该冰芯底部年龄分别是(4 009±150) a BP和(4 115±150) a BP11

图1

图1   东南极LGB69冰芯所在位置

Fig.1   The location of LGB69 ice core at East Antarctica


中山站—冰穹A断面考察研究的区域仅占广阔的南极冰盖很小部分,且对于整个冰盖而言,不同时间、位置、研究手段和方法的冰芯记录也存在着差异。鉴于中山站—冰穹A断面已有4支浅冰芯所在区域的积累率较低、分辨率相对较差,本文针对该断面LGB69冰芯进行了一系列地球化学研究,填补了该断面高分辨率气候环境记录研究的空白并反演了该地区290年的气温记录。

2 样品采集和雪冰化学实验方法

LGB69位于70°50΄06.6"S,77°04΄28.9"E,海拔1 850 m,与中山站路线距离172 km。LGB69浅冰芯由我国第十八次南极科学考察队内陆冰盖科学考察队于2002年1月22~25日钻取,总长度为102.24 m。该冰芯于2008年冷冻运输至英国南极局,使用洁净带锯进行样品切割(横切面如图2所示),0~45.01 m深度以约4 cm间隔取样,45.01~102.24 m深度以约3 cm间隔取样,总计2 955个样品,表层样品(图2中的1,2,3部分)用于稳定同位素分析,内部样品(图2中的4部分)用于雪冰化学分析。

图2

图2   冰芯取样横切面

Fig.2   The cross section of ice core sampling


所有稳定同位素样品测试是在英国南极调查局(British Antarctic Survey,BAS)LGR(Los Gatos Research,Inc.)液态水同位素分析仪(DLT-100)上进行的,同时测定氢、氧两种稳定同位素,测试结果用相对于维也纳标准平均洋水(VSMOW)的千分差来表示。δD和δ18O的分析精度(分别为±0.8‰和±0.1‰)已被证实与传统的稳定同位素质谱(IRMS)测量相当甚至更优13。部分样品在英国NIGL(NERC Isotope Geoscience Laboratory)Isoprime质谱仪上进行了对比测定,测得的δD和δ18O结果与DLT-100非常一致。

所有雪冰化学样品测试是在英国南极局百级洁净实验室完成的,采用2台Dionex离子色谱仪(DX 500,AS自动进样器同时进样,Chromeleon 6.6 色谱数据系统)同时分析阴、阳离子,获得主要化学组成(F-、Cl-、NO3-、SO42-、MSA、Na+、K+、Ca2+和Mg2+)浓度。整个样品在切割、融化、分析过程中,采用严格的防污染措施,18.2 MΩ⋅CM ELGA UHP水用于清洁样品处理设备、容器以及空白样和工作标准(阴、阳离子,用于校准离子色谱系统)制备。用于阴离子和阳离子的分析柱分别是AS18和CS12A,保护柱分别是AG18和CG12A,注入体积为200 μL。样品分析过程中定时监测空白样,所有空白样主要化学组成含量均低于检测线。

3 LGB69冰芯定年

3.1 冰芯深度转换为水当量深度

LGB69冰芯由积雪、粒雪和冰组成,不同深度的雪冰密度差别很大,野外实测冰芯底部密度达0.88 g/cm3,而顶部密度仅0.41 g/cm3。为方便计算年平均积累率和作图,把冰芯深度转换为水当量深度(Water Equivalent Depth)。具体方法如下:把野外实测密度对冰芯深度作图(图3),拟合出最佳函数曲线;通过函数方程计算每个样品的雪冰密度,再乘以对应样品长度,即可得到每个样品水当量长度。样品的水当量深度由其上的每一个样品的水当量长度累加求得。

图3

图3   LGB69冰芯野外实测密度与深度散点图

Fig.3   The scatter diagram of density versus depth of LGB69 ice core


图3所示,LGB69冰芯野外实测密度与深度的趋势线方程如下:

y=4.607×10-7x3-0.0001215x2+0.01211x+0.415 

式中:y为密度(g/cm3),x为深度(m)。

每个样品水当量长度计算公式如下:

h=ρ×hρ,

式中:h为水当量长度(m),ρ为密度(g/cm3),h为长度(m),ρ为1 g/cm3

根据公式(1)和(2),计算得到LGB69冰芯的水当量深度为75.02 m。

3.2 季节性变化参数定年

受物质来源、传输途径和沉积方式等影响,南极雪冰中一些参数呈现不同程度的季节性变化。对稳定氧同位素而言,夏季由于温度较高、蒸发较强,降水中δ18O含量高,冬季则相反,降水中δ18O含量低,在冰芯中形成夏高冬低的特征1415。冰芯中海盐离子(本文使用Na+)也存在明显的季节性变化,主要是由于冬季南极海洋气旋向内陆的输送增强,冰盖中海盐离子浓度出现冬高夏低的特征16~18

通常冰芯中的水当量年积累率达到100 mm/a即可观测到明显的年层效应141719。LGB69冰芯的水当量年平均积累率为259 mm/a,是一支典型的高积累率冰芯,利用季节性变化参数定年是可行的。

3.3 火山喷发标志层定年

南极雪冰中SO42-来源包括海盐(sea salt,ss)和非海盐(non sea salt,nss)两部分。火山喷发会增大雪冰中非海盐SO42-的贡献,因此常被作为标志层14。在识别雪冰中由火山喷发形成的SO42-时,需先排除海盐以及海洋生物成因非海盐来源SO42-的干扰。Na+是典型海盐离子,来自于陆地的组分极少20,可作为标准计算其他离子的非海盐含量。海水中的[SO42-]/[Na+]当量浓度比为0.1212122,将当量浓度换算为质量浓度,雪冰中非海盐SO42-(nssSO42-)质量浓度可通过下列公式计算:

nssSO42-=SO42--Na+×0.2525

依照Cole-Dai等23的方法,从雪冰nssSO42-数据中去除明显的、确切的火山活动年份的nssSO42-后计算剩余的nssSO42-的平均值和标准偏差作为nssSO42-本底值和变化范围,将nssSO42-浓度高于本底值加2倍标准差的年份定义为火山活动年份。

由于一次爆炸性低纬度火山喷发产生的SO2可在大气层停留2~3年,因此极地冰芯中连续相近的nssSO42-高值信号被认为来自同一火山喷发事件。而且,由于火山喷发气溶胶的全球传输往往需要1~2年之后才能沉积下来,极地冰芯中记录的火山喷发信号通常比低纬度火山喷发年份晚1~2年24。由图4可见,LGB69冰芯中出现15个明显的nssSO42-浓度峰值,代表了15次火山喷发事件;对照全球重大火山喷发记录25,其中11个大型火山喷发事件[火山爆发指数(Volcanic Explosivity Index,VEI),VEI≥5]得到明确记载26~39表1),并由其他南极冰芯研究予以证实25233840~42。本文将这些火山喷发记录作为定年标志层。

图4

图4   LGB69冰芯nssSO42-浓度记录的火山喷发信号

Fig.4   Volcanic eruption signals recorded by the nssSO42- concentrations of LGB69 ice core


表1   LGB69冰芯中火山喷发信号记录

Table 1  Volcanic eruption signal recorded by LGB69 ice core

火山事件火山名称及喷发时间火山爆发指数(VEI)深度/m水当量深度/m冰芯定年(A.D.)
---002002年
V1

Cerro/1991年3738

Pinatubo/1991年3233

5/64.662.061992年
V2Chichon/1982年2759.394.401983年
V314.347.081969年
V4Agung/1963年3439517.108.681964年
V5Bezymianny/1955年35520.2210.551956年
V6Santa Maria/1902年26639.6823.761904年
V7Agung/1843年39560.4539.811845年
V8Cosiguina/1835年30563.6142.371836年
V967.9245.891821年
V10Tambora/1815年2829769.6947.341816年
V1170.9448.381813年
V12Unkown/1809年31671.6348.951811年
V1372.8549.961808年
V1477.3853.741791年
V15Katla/1755年36586.6061.531758年

注:-表示雪表面,非火山喷发数据;?表示LGB69冰芯记录的火山喷发,但非全球重大火山喷发,无相关数据

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3.4 定年结果

结合δ18O和Na+季节性变化和火山喷发标志层,通过数年层的方法得知LGB69冰芯时间跨度为290 a(1712—2001年)±2 a(由不确定分层造成)。LGB69冰芯表层第一个样品为2002年沉积21天的样品,不具代表性,本文对该冰芯分析研究时间截止到2001年底。图5给出了LGB69冰芯详细定年结果(包括δ18O、Na+、nssSO42-变化序列和火山喷发标志层)。

图5

图5   LGB69冰芯δ18ONa+nssSO42-变化序列和定年结果

Fig.5   The temporal variations of δ18ONa+nssSO42- and the dating result of LGB69 ice core


4 LGB69冰芯氧同位素研究

降水中的δ18O是其形成时水汽凝结高度气温的函数43,而在极地水汽凝结高度气温与近地表气温密切相关,因此,极地降水中的δ18O是研究过去地表气温变化的重要指标4445,可根据现代气温记录与冰芯δ18O记录恢复当地的古气温46~48

4.1 LGB69冰芯δ18O记录的气温代用性

据LGB69冰芯定年结果,以同一年水当量深度区间样品的δ18O平均值代表该年的δ18O平均值。东南极地区现代气象观测始于20世纪50年代,最接近LGB69的气象站点为澳大利亚戴维斯站(67.5°S,77.5°E)(两者距离250 km)。本文根据CRUTEM4数据库4950(第四版陆地表面和空气温度数据)获得了1958—2001年戴维斯站的年平均气温变化序列,以1961—1990年该站年平均气温为基准,以气温距平表示气温。该站在1965—1968年缺失气温数据,本文作缺省空值处理。LGB69冰芯年平均δ18O与戴维斯站年平均气温距平的直接相关性并不显著,可能是由于冰芯定年误差、年平均δ18O和气温记录所内含样品个数和精度导致噪声过大、并且部分冰芯段氧同位素记录与气温记录之间存在一定相位差导致的。为降低误差噪声的影响,发现一般规律与趋势,本文通过5年滑动平均值计算分析LGB69冰芯δ18O记录与戴维斯站气温距平之间的关系。由图6可见,LGB69冰芯δ18O与戴维斯站气温距平记录表现较为一致,特别是1968—2001年,两者峰谷对应,而1958—1968年期间峰谷对应较差则可能是因为戴维斯站缺失1965—1968年气温数据。

图6

图6   19582001LGB69冰芯δ18O和戴维斯站气温距平5年滑动平均曲线

Fig.6   The 5-year moving average of δ18O of LGB69 ice core and temperature departure of Davis Station from 1958 to 2001


为消除1965—1968年气温数据缺失产生的影响,本文仅对1968—2001年同时具有连续记录的LGB69冰芯δ18O和戴维斯站气温距平的5年滑动平均值作散点分析并给出一次线性结果(图7),显著性水平p<0.01,表明两者存在明显正相关关系,说明该冰芯5年尺度上的δ18O变化能有效指示当地气温变化。多项式拟合较简单线性拟合能更好地反映全球冰川区降雪δ18O与地表气温的关系51,因此图7同时给出二次多项式拟合结果。

图7

图7   19682001LGB69冰芯δ18O与戴维斯站气温距平5年滑动平均散点图

Fig.7   The 5-year moving average scatter diagram of δ18O of LGB69 ice core and temperature departure of Davis Station from 1968 to 2001


利用图7中的二次多项式,可推算1712—1957年未被现代手段记录的古气温波动:

T=0.165×δ18O2+11.06δ18O+184.71

式中:△T为某年5年滑动平均气温距平(℃),δ18O为某年5年滑动平均δ18O值(‰)。

4.2 LGB69冰芯δ18O记录的气温变化

图8为1712—2001年LGB69冰芯δ18O和气温距平[1712—1957年由公式(4)计算,1958—2001年为戴维斯站实测值]5年滑动平均曲线。该时期LGB69地区气温是一个波动变暖的过程,并可划分为4个阶段(表2):1712—1819年:5年滑动平均δ18O年平均值为-33.33‰,5年滑动平均气温距平年平均值为-0.57 ℃,说明该阶段处于相对寒冷的气候条件;1820—1871年:1820年前后当地出现1次快速的气温升高,之后持续约半个世纪;1872—1914年:5年滑动平均δ18O年平均值由前一阶段的-32.21‰降至-33.03‰,5年滑动平均气温距平年平均值也由-0.30 ℃降至-0.56 ℃,气温下降显著;1915—2001年:小冰期结束,5年滑动平均δ18O年平均值和气温距平年平均值分别升高1.20‰和0.43 ℃(低于20世纪全球地面平均气温增长0.85 ℃52的水平),当地气温波动上升、并在20世纪80年代开始明显持续上升。

图8

图8   17122001LGB69冰芯δ18O和气温距平5年滑动平均曲线

Fig.8   The 5-year moving average of δ18O and temperature departure of LGB69 ice core from 1712 to 2001


表2   LGB69冰芯不同阶段5年滑动平均δ18O年平均值和气温距平年平均值

Table 2  The average annual values of 5-year moving average of δ18O and temperature departure in different stages of LGB69 ice core

时间段5年滑动平均δ18O年平均值/‰

5年滑动平均气温距平年平均值/℃

(相对于1961—1990年戴维斯站年平均气温)

1712—1819年-33.33-0.57
1820—1871年-32.21-0.30
1872—1914年-33.03-0.56
1915—2001年-31.83-0.13

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小波分析方法广泛应用于诸多领域53~55。本文应用Morlet小波分析方法分析LGB69冰芯δ18O距平时间序列,以有效地分辨不同时间尺度的演变特征,诊断气温变化的内在结构。

图9给出1712—2001年LGB69冰芯δ18O距平小波方差和Morlet小波变换,显示气温不同的周期和突变点特征。信号振荡的强弱通过颜色表示(图9b),红度越深表示δ18O高于常年,蓝度越深表示δ18O低于常年。由图9可见,δ18O(气温)变化存在多重时间周期的嵌套,明显存在约5年、约11年、约22年和约60年周期;气温振荡在1712—2001年主要表现为约60年周期反复的相对“高→低”变化。

图9

图9   17122001LGB69冰芯δ18O距平小波方差(a)和Morlet小波变换(b

Fig.9   The wavelet variance a and Morlet wavelet transform b of δ18O departure of LGB69 ice core from 1712 to 2001


4.3 LGB69冰芯δ18O与积累率变化关系

积累率是反映降水量的指标15465657。分析发现,LGB69冰芯年积累率与戴维斯站年降水量之间无相关性。事实上,即便在相同纬度不同地点冰芯在同一时间段的积累率也有很大差异35859,原因在于降水容易受局部微环境(微地形、风吹雪和海拔高度等)影响。

应用Morlet小波分析方法分析LGB69冰芯积累率距平,得到小波方差和Morlet小波变换(图10)。信号振荡的强弱亦通过颜色表示(图10b),红度越深表示积累率高于常年,蓝度越深表示积累率低于常年。由图10可见,积累率(降水量)变化存在多重时间周期的嵌套,存在约11年(弱)、约22年(强)、约60年(弱)周期;降水量振荡在1712—2001年主要表现为约22年周期反复的相对“少→多”变化。

图10

图10   17122001LGB69冰芯积累率距平小波方差(a)和Morlet小波变换(b

Fig.10   The wavelet variance a and Morlet wavelet transform b of accumulation rate departure of LGB69 ice core from 1712 to 2001


δ18O相比,积累率在约5年周期不显著、约11年和约60年周期较弱,但同样具有约22年周期,并在该周期内大体成反向关系变化(即周期内气温偏高则降水偏少,气温偏低则降水偏多)(图9和10)。气温与积累率之间的反向关系曾有以下解释:一是气候变暖使冰体流速加快、冰层变薄,造成积累率降低的假象;二是水汽来源发生过重大变化,δ18O初始值可能不同;三是冰盖边缘气旋路径发生改变5860。LGB69地区δ18O和积累率的反向关系可能是由于海洋表面温度升高时,海洋气团的传输强度减弱导致南极冰盖(边缘)积累率降低,反之亦然。

1712—2001年LGB69冰芯δ18O和积累率的共同主振荡周期主要有约11年、约22年和约60年,其中δ18O独有的周期为约5年。约5年周期很可能是南极绕极波(The Antarctic Circumpolar Wave,ACW)信号61~63,约11年和约22年共同周期是太阳活动周期6465,而约60年共同周期则可能与地球轨道效应、地球自转变化、气温变化、拉马德雷或潮汐周期有关66~68。LGB69冰芯δ18O和积累率多重时间周期的嵌套表明其对气候变化非常敏感。

5 结 论

LGB69冰芯的水当量年平均积累率高达259 mm/a,结合δ18O和Na+季节性变化和火山喷发标志层,通过数年层的方法确定其沉积时间为290 a(1712—2001年)±2 a,并记录了15次火山喷发。

1968—2001年LGB69冰芯δ18O与邻近的戴维斯站气温距平5年滑动平均值之间具有明显的正相关关系,说明δ18O能有效指示当地气温变化。1712—2001年LGB69地区气温是一个波动变暖的过程,划分为4个阶段,小冰期结束于1914年,20世纪5年滑动平均气温距平年平均值较小冰期末次冷阶段升高0.43 ℃。

Morlet小波分析表明,1712—2001年LGB69冰芯δ18O(气温)和积累率(降水量)存在约11年、约22年和约60年共同周期,且大体围绕约22年周期呈反向变化。LGB69冰芯δ18O和积累率多重时间周期的嵌套表明其对气候变化非常敏感。

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