上新纪季风气候

1、更新世古季风与气候变化

从岩石地层及磁性地层角度看，曹村剖面与黄土高原洛川、西峰、宝鸡及段家坡等典型剖面（Liu X M et al.，1988；安芷生等，1989；丁仲礼等，1989；郑洪波等，1992；岳乐平等，1996）具有良好的对比性，说明了中国黄土分布在时间和空间上的一致性（图6-3）。对三门峡地区黄土地层学研究（肖华国等，1997；赵志中等，2000），并结合郑州邙山末次冰期高分辨率风成黄土地层古季风与古环境演变记录（吴锡浩等，1999；蒋复初等，1998），能有效地恢复黄土高原东南部及邻区近3.0Ma以来的古季风变化过程。

图6-3 三门峡地区黄土-古土壤序列与黄土高原内部剖面的比较

1—古土壤；2—红黄土；3—古地磁正极性事件；4—古地磁负极性事件

在只考虑组合的古土壤单元层情况下，曹村黄土剖面包含了32个代表间冰期的古土壤单元层和33个代表冰期的黄土单元层，这说明三门峡地区自2.6Ma（BP）以来至少经历了33次大的气候冷暖交替。由表6-1可见，最近1Ma以来持续时间在40 ka以上的黄土堆积时间至少有7次，2.6Ma（BP）以来至少有13次，分别为 L2（48.2ka）、L3（56.5ka）、L4（48.1ka）、L5（70.3ka）、L6（69.0ka）、L7（66.5ka）、L9（123.3ka）、L13（82.5ka）、L15（71.0ka）、L22（56.7ka）、L27（123.7ka）、L30（40.6ka）、L32（44.8ka），与洛川剖面情况相似（安芷生等，1989），这些不规则出现的气候事件似具有一定的周期性（表6-2）。依据一定时间段黄土沉积厚度计算出曹村黄土沉积速率，沉积速率在3～9cm/ka之间，在1Ma（BP）出现由较小突变为较大，在0.80～0.90Ma（BP）出现最大值（图6-4）。曹村剖面所反映的从温湿气候向严酷大陆性气候转变的主要时间依次为约2.6Ma（BP）（红粘土/黄土）、1.37Ma（BP）（L15/S15界线）、0.94Ma（BP）（L9/S9界线）、0.48Ma（BP）（L5/S5界线）。

表6-1 曹村黄土-古土壤序列各单元层持续时间及与深海氧同位素阶段对比

表6-2 曹村黄土-古土壤序列各单元层平均分辨率及沉积速率和深海氧同位素阶段对比

续表

图6-4 曹村黄土沉积速率变化及趋势分析图

曹村剖面所反映的古季风特征与深海氧同位素有较好的可比性，我们将倒数第二次冰期以来曹村剖面的季风记录指标曲线与300ka（BP）来的深海氧同位素曲线（Martinson D G et al.，1987）进行了对比（图6-5），氧同位素阶段5（a-e）、6、7、8和夏季风代用指标的磁化率及冬季风代用指标的＞30μm粒度组分有较好的对应，且总体上显示了大陆记录滞后于大洋记录（图6-6）。

图6-5 300ka（BP）以来曹村剖面季风记录指标变化与深海氧同位素曲线（Martinson D G et al.，1987）对比

图6-6 曹村剖面S7-S1各季风记录指标变化与深海沉积对比

2、上新世（N₂）末温暖偏湿气候环境

气候环境的演变具有突变性和渐变性两种基本的特征，二者之间存在着内在的联系。第四纪地质时期的古气候古环境是在上新世（N2）末古气候古环境的基础上演变而来的，为此，有必要追溯一下上新世（N2）末气候环境的状况。

上新统上部地层段多为棕红显紫色，地层中碳酸钙含量低，稳定重矿物、风化系数均大于背景值，且达最高峰，为典型的稳定矿物组合段。绿帘石、角闪石含量很低，接近于零。高价氧化铁（Fe2O3）含量达6.65%～7.26%、氧化铝（Al2O3）含量达18.09%。说明当时处于湿热氧化的环境，由较为强烈的化学风化作用所造成。由于降水量大，地表水、地下水径流条件好，堆积物的盐分多被淋滤流失，致使河南平原地区，上新统地层含盐量很低，矿化度＞3g/L的地下咸水几乎不存在。

孢粉资料显示，木本植物孢粉多于草本，可达63.9%，有榆、栎、胡桃、枫杨等组成的落叶阔叶类型的植被，并含有较高比例的亚热带喜暖成分，如罗汉松、枫香、棕榈科、漆科、桑科等。还有多种常绿阔叶树种，如杨梅、芸香、冬青、山毛榉等。由于现代枫香生长的年均气温为15～17℃、山毛榉一般生长在年均气温14～16℃（徐馨）降水量较多的气候环境，从而推测，当时年均气温高于现今2～3℃，可与淮河以南地区气温相当，属于北亚热带气候。草本植物以藜、蒿科和禾本科、菊科为主，还有喜湿的莎草、香蒲等，反映出气候温和、冬夏分明、干湿不同的气候状况，总体上上新世（N2）末为一温暖偏湿润的气候环境。

3、世界上的三种季风气候分别是

温带季风、亚热带季风、热带季风

4、上新世古季风与气候变化

该区红粘土为近5～2.6Ma沉积，可划分出5层红粘土古土壤。三门峡红粘土由底到顶磁化率阶段性地波动，反映了近5～2.6Ma夏季风阶段性进退特点，夏季风显著增强的峰值分别出现在约5.0Ma（BP），4.0Ma（BP），3.5Ma（BP），2.8Ma（BP）和2.6Ma（BP）。约3Ma（BP）后磁化率所反映的夏季风波动频率高，波动幅度较大，反映红粘土沉积后期气候波动幅度较大，夏季风有较明显增强。约5～3Ma（BP）红粘土层的磁化率反映的夏季风波动频率低且波动幅度较小，此时间段红粘土层沉积时气候波动较小。总的来看，指望剖面版红粘土地层夏季风代用指标值较黄土高原内部偏高（图6-7），所记录的季风气候变化总体特征与高原内部和南部的典型剖面相似（孙东怀等，1997；安芷生等，2000），显示了近5Ma以来东亚季风系统的演化在区域上的一致性。

图6-7 三门峡指望剖面红土地层与西峰红粘土剖面

1—古土壤；2—黄土层；3—红土古土壤；4—红色黄土；5—含砾砂红黄土；6—古地磁正极性带；7—古地磁负极权性带

5、全新世气候变化分为哪几个阶段？各有什么特征？

过去认为全新世（Holocene）开始于1万年前（10kaBP），那是根据14C测定的，称为14C年。后来发现14C年要经过树轮校正，才能得到正确的实际的年代，即日历年。校正后全新世开始的日历年为11.5kaBP。全新世对于人类具有十分重要的意义。人类的文明社会，当前社会的一切繁荣、富强、发展、进步都发生在全新世。因此，认识全新世的气候变化有重要的意义。为了说明全新世在地球历史上的地位，有必要简略回顾一下地球气候的历史，至少近两百万年的历史。尽管这对于有46亿年历史的地球而言几乎只相当于一天中几分钟短暂时间。
大约240多万年前地球进入所谓第四纪，其气候特点是冰期-间冰期交替，地质学家称之为旋回。旋回的时间即周期以万年计，但是并不稳定。近70万年来以10万年周期为主。在南极的冰芯氧同位素变化中表现最清楚，在深海沉积、黄土堆积中也有一致的反映。一般认为冰期-间冰期旋回的形成与地球轨道要素的变化有关。由于这是米兰克维奇发现的，所以也称为米兰克维奇周期。最近一个旋回开始于约12万年前，那时地球气候与现代的温暖程度相当。到2.3万年前达到最冷，称为末次冰盛期。在每个10万年左右的冰期-间冰期旋回中，温暖时期是比较短暂的，一般约1—2万年。而更多的时间处于降温过程中。但是温度的下降不是直线的，而是由一系列的波动组成。直到20世纪中叶大多数科学家还相信冰期的气候是持续的寒冷。但是后来发现冰期中也有相对温暖的时期。认识到冰期气候的不稳定性是古气候研究的一项重要成果。
末次冰盛期之后处于冰消期，北美的劳伦泰冰盖，北欧的斯堪的那维亚冰盖相继瓦解。但是，就在气候已回暖到接近现代的情况下，又发生了一次激烈的气候波动，称为“新仙女木”事件。以北大西洋北部为中心，气候迅速变冷。但是寒冷仅持续了1千年左右，又快速后暖，所以称为气候突变。温度变化的幅度达到了冰期-间冰期旋回的3/4。这是末次冰期中最后1次气候突变。“新仙女木”事件之后，即进入全新世。
尽管在20世纪后期人们已经认识到冰期气候的不稳定性，不再把冰期看成持续的寒冷时期，也不再认为第四纪仅有4—5次冰期。但是，仍认为全新世的气候温暖而平和，没有大的气候波动。1995年O′Brien等首先根据格陵兰冰芯中海盐与陆源尘粉的变化，指出全新世可能有一系列的冷事件。以后国际上开始了一系列的研究。最著名的是Bond等（1997）根据北大西洋深海沉积中冰岛火山玻璃和染赤铁矿等浮冰碎屑（IRD）确定的冷事件年表。冰岛及扬马延岛等地的冰川下滑到海中形成冰山，冰底携带了碎石颗粒，其中包括火山活动形成的玻璃和与赤铁矿摩擦而染红的碎石。当冰山融化时，冰底的碎石沉入海底。因此分析北大西洋深海沉积的IRD，可以判断何时有大量流冰倾泻入北大西洋，也就是冷事件。在爱尔兰以西的地区沉积率超过了10cm/ka，所以隔0.5—1.0cm取样，使得沉积记录的时间分辨率达到50—100年。根据Bond等的研究全新世共发生9次冷事件，小冰期约出现于0.4kaBP。
近年来一系列的古气候研究表明亚非季风区的降水量变化也同冷事件有关。当北大西洋出现冷事件时，季风降水减少，即弱季风事件。例如Gupta等（2003年）对阿曼湾沉积的研究就很有代表性。深海沉积中保存了浮游有孔虫的记录。有的有孔虫的纪录与海水温度有线性关系，而海水温度取决于涌升，涌升的强度则依赖于海表的风力大小，也就是季风强度。因此，人们可以从过去近万年的有孔虫记录来推测当时季风的强度，确定弱季风事件。近来用大气环流模式所做的模拟研究表明，THC减弱北大西洋变冷，可能是亚非季风减弱的原因。因此，冷事件与弱季风事件出现时间的一致，可能并不是偶然的。
实际上我国至少是最早注意到全新世气候不稳定性的国家之一。施雅风、孔昭宸主编的《中国全新世大暖期气候与环境》（1992年）一书就明确指出4次冷事件，其出现的时间与Bond等在5年之后发表的北大西洋冷事件的14C年表十分接近。以后中国的诸多作者，根据冰芯、泥炭、孢粉、黄土、湖泊、冰川、雪线及考古资料做了大量的研究，并且有不少是高分辨率的古气候序列，证明全新世中国弱季风事件年表与北大西洋冷事件有很大的一致性。
全新世中的冷事件以及季风区的弱季风事件是与全新世的基本气候特征背道而驰的。全新世作为间冰期气候温暖湿润，但是不断为冷干气候事件打断。这些冷干事件一般只有几百年，短的也许只有1-2百年。但是对人类的社会发展却有很大的影响。8.2kaBP的冷事件就可能促进了农牧业的发展。因为，在全新世中各地先后进入新石器时代，人口也迅速增长。发生气候突变时，采集、狩猎不再能满足生活需要，再加上人口的压力，就可能成为推动农牧业发展的动力。据吴文祥、刘东生的研究5.5kaBP的气候变冷在四大文明古国：两河流域、埃及、印度及中国的文明中有重要的推动作用。4.2—4.0kaBP的气候变干正当两河流域的阿卡德王国解体、埃及处于混乱的第1中间期、印度哈拉帕文明衰落。中华古文明也处于交替时期，经过动乱，于公元前2070年建立夏朝。愈来愈多的证据表明，人类社会的发展与全新世大约出现于8kaBP、6kaBP以及4kaBP的3次气候突变有密切的联系。

6、上新世的古地理

巴拿马地峡上新世时大陆板块继续向它们今天的位置移动，上新世初它们离今天的位置约为250千米，上新世未它们离今天的位置约70千米。南美洲与北美洲通过巴拿马地峡连接到一起，导致南美洲的有袋类动物几乎灭绝。巴拿马地峡的形成对地球的气候有很大影响，原来沿赤道的大洋暖流被切断，大西洋开始变冷，大西洋和北冰洋的水温降低。
非洲板块与欧洲板块的碰撞使地中海开始形成。古地中海消失。
海面的降低使亚洲和阿拉斯加之间形成了一条地峡。
在地中海、印度和中国有上新世的海底岩石暴露，其它地方上新世的海底岩石一般在海岸附近可以找到。

7、世界上的季风气候区有哪些？

亚洲 ，因为亚洲处于亚欧大陆和太平洋之间，海路热力性质差异明显，典型的有南亚和东亚
季风是由海陆分布、大气环流、大陆地形等因素造成的，以一年为周期的大范围对流现象。亚洲地区是世界上最著名的季风区，其季风特征主要表现为存在两支主要的季风环流，即冬季盛行东北季风和夏季盛行西南季风，并且它们的转换具有暴发性的突变过程，中间的过渡期实短。一般来说，11月至翌年3月为冬季风时期，6~9月为夏季风时期，4~5月和10月为夏、冬季风转换的过渡时期。但不同地区的季节差异有所不同，因而季风的划分也不完全一致。
季风是大范围盛行的、风向随季节变化显著的风系，和风带一样同属行星尺度的环流系统，它的形成是由冬夏季海洋和陆地温度差异所致。季风在夏季由海洋吹向大陆，在冬季由大陆吹向海洋。
季风活动范围很广，它影响着地球上1／4的面积和1／2人口的生活。西太平洋、南亚、东亚、非洲和澳大利亚北部，都是季风活动明显的地区，尤以印度季风和东亚季风最为显著。中美洲的太平洋沿岸也有小范围季风区，而欧洲和北美洲则没有明显的季风区，只出现一些季风的趋势和季风现象。
冬季，大陆气温比邻近的海洋气温低，大陆上出现冷高压，海洋上出现相应的低压，气流大范围从大陆吹向海洋，形成冬季季风。冬季季风在北半球盛行北风或东北风，尤其是亚洲东部沿岸，北向季风从中纬度一直延伸到赤道地区，这种季风起源于西伯利亚冷高压，它在向南爆发的过程中，其东亚及南亚产生很强的北风和东北风。非洲和孟加拉湾地区也有明显的东北风吹到近赤道地区。东太平洋和南美洲虽有冬季风出现，但不如亚洲地区显著。
夏季，海洋温度相对较低，大陆温度较高，海洋出现高压或原高压加强，大陆出现热低压；这时北半球盛行西南和东南季风，尤以印度洋和南亚地区最显著。西南季风大部分源自南印度洋，在非洲东海岸跨过赤道到达南亚和东亚地区，甚至到达我国华中地区和日本；另一部分东南风主要源自西北太平洋，以南或东南风的形式影响我国东部沿海。
夏季风一般经历爆发、活跃、中断和撤退4个阶段。东亚的季风爆发最早，从5月上旬开始，自东南向西北推进，到7月下旬趋于稳定，通常在9月中旬开始回撤，路径与推进时相反，在偏北气流的反击下，自西北向东南节节败退。
影响我国的夏季风起源于三支气流：一是印度夏季风，当印度季风北移时，西南季风可深入到我国大陆；二是流过东南亚和南海的跨赤道气流，这是一种低空的西南气流；三是来自西北太平洋副热带高压西侧的东南季风，有时会转为南或西南气流。
季风每年5月上旬开始出现在南海北部，中间经过3次突然北推和4个静止阶段，5月底至6月5—10日到达华南北部，6月底至7月初抵达长江流域，7月上旬中至20日，推进至黄河流域，7月底至8月10日前，北上至终界线—华北一带。我国冬季风比夏季风强烈，尤其是在东部沿海，常有8级以上的北到西北风伴随寒潮南下；南海以东北风为主，大风次数比北部少。
季风地区享有得天独厚的气候，那里的降水多半来自夏季风盛行时期。我国古代利用季风实施航海活动，取得过辉煌的成就。明代郑和下西洋，除了第一次夏季启航秋季返回外，其余六次都是在冬半年的东北季风期间出发，在西南季风期间归航。这充分说明了古人对风活动规律已经有了深刻的认识。
由于大陆和海洋在一年之中增热和冷却程度不同，在大陆和海洋之间大范围的、风向随季节有规律改变的风，称为季风。形成季风最根本的原因，是由于地球表面性质不同，热力反映有所差异引起的。由海陆分布、大气环流、大地形等因素造成的，以一年为周期的大范围的冬夏季节盛行风向相反的现象。

8、更新世的气候

更新世是地球上气候发生剧烈变化的时代。北半球的高、中纬度地区以及低纬度地区的一些高山，在这时期出现过大规模的冰川活动。冰川的前进和退缩，形成了寒冷的冰期和温暖的间冰期的多次交替，并导致海平面的大幅度升降、气候带的转移和动荡、植物的迁徙或绝灭。这些事件对早期人类文化的发展产生过巨大的影响。因此，许多学者主张采用冰期序列作为更新世分期的主要标准。
欧洲的冰川研究基础较好，19世纪已在欧洲形成多冰期的概念。1877年英国学者盖克（G.Geikie）在东英吉利（East Anglia）发现四次冰川作用。1909年德国地貌学家彭克（A.Penck）和布吕克纳（E.Brunckner）根据阿尔卑斯山北坡冰碛地层和相应的阶地地貌，建立了以多瑙河的支流命名，在阿尔卑斯山建立了由老到新的贡兹（Günz）、民德（Mindel）、里斯（Riss）、武木（Würm）等4个冰期。1930年埃伯尔（B.Eberl）又发现了贡兹冰期之前的冰川作用遗迹，划为多瑙冰期（Donau），并将各个冰期划分成若干亚期。第四纪的四次冰期说，被广泛接受，苏联欧洲部分也划分了敖德萨、白俄罗斯、中俄罗斯、瓦尔代等4个冰期。中国第四纪冰川研究由著名地质学家李四光开创，并以庐山冰川研究为基础，于1934年划分了鄱阳、大姑、庐山、大理等4个冰期。
西太平洋
来自西太平洋“暖池”的关于“更新世”气候变化的第一个高分辨率记录，为气候变化提供了重要信息，它对于我们了解地球的气候是怎样进入持续了80万年的冰期模式的将具有参考价值。该记录采用浮游生物有孔虫类体内的Mg/Ca比例作为过去175万年间海洋表面温度的一种代理指标。新的研究结果显示，该地区有一个持续很长时间的稳定期，这与大气中CO2浓度逐渐减少是冰川融化的诱因的观点是不一致的。相反，通过区域环流的变化实现的太平洋表面温度的重新分布有可能影响全球气候。这个结论支持了科学家对热带地区、对未来气候变化响应的担忧。