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1、全球变化与冰川响应（三）,第四纪冰川与冰期环境,气候变化与全球冰川发育,冰盖发育的临界条件二氧化碳和温度,Stratigraphic and chronologic summary of the upper 600m of the AND-1B core showing 38 sedimentary cycles of ice-sheet advance, retreat and re-advance during the last 5 Myr.,500万年以来的38个冰盖旋回,300万年以来的全球冰量变化,全球冰量变化的海洋和冰心记录,冰期与第四纪,冰期是第四纪开始的标志 1、冰期是第四纪开
2、始的标志 2、冰期不是第四纪特有的 3、冰期的概念已经扩展 4、但第四纪是古冰川研究的核心时段,第四纪冰川,第四纪标志性事件 1 新物种的大量涌现和人类诞生 2 第四纪冰期降临 3 青藏运动和高亚洲形成,地球的平均约为15C ,这种温度是液态水存在的边缘，只要稍稍凉一点，就会使地表冰量增加。现在的地表平均温度与冰期最冷时也就差5-10C LGM冰川覆盖陆地面积三分之一，约4.0 107 KM2 ，（现在10%，估计约1.5107KM2）。冰量9.0107KM3, （现在3.0107KM3）, 另外还有2. 0107KM2的冰缘环境。其中LGM冰川覆盖北美1.6 107 KM2， （比现在南极1
3、. 4 107还大 ）欧洲6.7 106 KM2。 LGM并不代表第四纪冰川作用的最大范围。,第四纪冰川作用的基本概念,“冰期理论”萌发于18世纪的后20年和19世纪的早期。记住这一事实是重要的：在那时根本无人知道格陵兰或南极的冰盖。第一次横穿格陵兰是1888年，第一次深入南极内陆考察也是20世纪头10年的事。当时研究人员了解的冰川活动只是阿尔卑斯山和斯堪的纳维亚的小规模山古冰川。,第四纪冰川研究的历史,自从J. L. Aggassiz1840年开创了阿尔卑斯冰川理论研究，A.Penck和E. Bruckner1909发表冰期之阿尔卑斯，提出第四纪四次冰期的学说之后，第四纪冰川学蓬勃发展，德英
4、俄美等国均先后发现了相当的冰川地层，提出了相应的冰期名称。 ALPINE N.EUROPE ENGLAND USA Wrm Weichsel Devensian Wisconsin Riss Warthe Gipping Illinoian Mindel Saale Lowestoft Kansan Gunz ELster Beeston Nebraska Donua Menapian Baventia Biber,早期冰期理论框架,第四纪冰川研究的几个阶段,经典的阿尔卑斯冰期模式时代 深海氧同位素和冰期天文理论时代 宏观地貌学（RS）与技术测年时代,冰川沉积测年技术及其适用范围,14C测年(
5、5万年以内) 热释光(TL)测年(15万年以内) 电子自旋共振(ESR)测年(整个第四纪) 光释光(OSL)测年(百万年以内) 宇宙射线(CRN)测年(百万年以上) -当然,无论哪种测年,都要首先搞清楚冰川地貌与沉积的分布及其相对的新老关系,中国第四纪冰川,青藏高原第四纪研究现状-冰期划分 半个世纪几代人的努力,喜马拉雅珠峰区 希夏邦马冰期 聂聂雄拉冰期 基龙寺冰期1 基龙寺冰期2 喜马拉雅西段 丁松冰期 扎纳冰期 念青唐古拉波密区 古乡冰期 白玉冰期 念青唐古拉羊八井区 硫磺山冰期 耶巴冰期 海龙村冰期 横断山沙鲁里山 稻城冰期 绒巴岔冰期 竹庆冰期 横断山玉龙山 大理冰期 丽江冰期 云杉坪
6、冰期 玉龙（金江，象山）冰期 干海子冰期 横断山贡嘎山区 雅恰拉冰期 磨西冰期 富林冰期 摩岗岭冰期 南门关冰期 雅家埂冰期 海螺沟冰期 横断山梅里雪山 莲花寺冰期 澜沧江冰期 明永冰期 岷江河谷 打色尔冰期 杂谷脑冰期 喇嘛寺冰期 冈底斯山 冈底斯冰期 色隆冰期 冈仁波齐冰期 唐古拉山 唐古拉冰期 扎加藏布冰期 巴斯错冰碛 喀喇昆仑洪扎河谷 夏诺兹冰期 布列吉尔冰期 拉那克冰期 羌臣摩冰期1 羌臣摩冰期2 昆仑山 昆仑（望昆）冰期 泉水沟冰期 冰水沟冰期 西昆仑山 玉龙喀什冰期 布拉克巴什冰期 里田冰期 巴颜喀拉山 黄河冰期 野马滩冰期 尕拉拉冰期 祁连山摆浪河 中梁赣冰期 长沟寺冰期 祁连
7、山大洞沟 斜河冰期 东沟冰期 三岔口冰期 祁连山 托莱冰期 冷龙岭冰期 达板冰期 天山乌河源 高望峰冰期 下望峰冰期 上望峰冰期 天山托-汗区 阿哈布隆冰期 台兰冰期 破城子冰期1 破城子冰期2 柯克台不爽冰期 切克达板冰期 阿克他什冰期 天山博格达区 天台冰期 天山冰期 古班博格达果勒1-2 阿尔泰山 查岗果勒冰期 库木冰期 哈拉斯冰期 阿尔泰山 铁干查干冰期 那伦冰期 阿克库勒冰期 阿尔泰山 布尔津冰期 骆驼脖子冰期 哈拉斯冰期 阿尔泰山 托依托库冰期 乌图布拉克冰期,青藏高原第四纪冰川研究的基本结论,仍然以高大山脉为依托发育山谷冰川 覆盖整个高原的连续大冰盖是不存在的 古今雪线均由高原外
8、缘向腹地升高 高原东、南部冰川规模变幅大于西、北部,古里雅冰芯与格陵兰GRIP冰芯所记录的重大气候事件对比,古里雅冰芯与格陵兰GRIP冰芯所记录的重大气候事件对比,近10万年来青藏高原古里雅冰芯气候记录与南极、北极冰芯记录具有相似变化特征，但青藏高原冰芯记录的气候变化频率和变幅比极地冰芯的大，说明青藏高原对气候变化的敏感性更大。,关于青藏高原最老冰期ESR年龄,中梁赣冰期460 ka 高望峰冰期470ka 稻城冰期571 ka 云杉坪冰期500-600 ka 昆仑冰期700 ka 硫磺山冰期700 ka,中国西部末次冰期与现代平衡线,末次冰期雪线与现代雪线的差值,青藏高原上升及其与冰期气候耦合
9、示意图,中国第四纪冰川的四大争论,东部第四纪冰川问题（庐山冰川为代表） 青藏高原大冰盖问题 青藏高原冰川的时代和发育模式问题 壶穴与泛冰盖问题,冰盖的争论,关于冰臼的报道,网上搜索，1998年以来关于发现冰臼的报道 百多条，冰臼一词出现16000多次： 特别是央视国际、光明日报、华夏时报等大腕媒体的报道影响很大，中央电视台还专门制作了所谓冰臼冰川论的科教片 不少人热衷于发现冰臼，在媒体上炒作,万泉河壶穴是冰臼吗?,重庆梁平县云龙镇龙溪河七里滩水电站水坝附近,古冰川的科学之谜,太阳辐射变化的放大机制 黄土中的记录 南北半球不对称演化,东亚夏季风强度与大气CH4浓度波动的一致性支持亚洲季风区对CH
10、4浓度有重要的控制作用 高化学风化强度与高CO2浓度的对应说明季风区化学风化不是CO2变化的主要原因,EDC dD (blue) (Jouzel et al., 2007) EDC-CH4 (red) (Loulergue et al., 2008),基本耦合,南极冰芯记录的中布容事件(MBE-430 ka）在亚洲冰期特征中有所显示，在间冰期气候中基本没有表现,Mid-Brunhes Transition,800ka以来，MIS-13为最冷的间冰期，但在亚洲为夏季风最强、冬季风最弱、内陆干旱度最小的间冰期,深海洋同位素记录：MIS-13是800 ka 以来全球冰量最大的间冰期 大冰盖与强季风相
11、联系,海洋环境异常,尽管亚洲风尘通量、夏季风强度分别与大气CO2、CH4浓度有较好的对应关系，但两种温室气体浓度的波动总体上与南极气候更为相似,dD (blue)/CH4 （Red）,虽然两半球冰期间冰期的耦合是第四纪气候系统的一个基本特征，但这种耦合是相对的、不稳定的；两半球冰盖的发展具有一定的相对独立性,冰川欣赏,冰山上的冰经历了许多的冰冻和溶解的循环过程。这个冰冻和溶解的循环过程是由不断叠加的冰长时间受到挤压而产生的巨大压力造成的。这些不断叠加的冰变得更加透明，同时冰川上布满了裂纹和缝隙。这个“冰冻的浪潮“上面将最终临近海平面并且产生波纹般的绿色冰山。这些颜色和条纹足以让将来的南极航海家
12、及旅行家大开眼界。从现在开始，我们都将感谢科学家托尼（Tony Travouillon）抓拍到这一张融化前的“波浪“。,这些所谓的“翡翠冰山”同样是由那些非常古老并且没有气泡的冰披上美丽的绿宝石或翡翠的绿色外衣所形成。不像蓝色的冰块是由于相对纯净的淡水冻结而成，绿色的冰块则是在冰架下面的裂缝中冻结的海水所形成。在非常罕见的情况下，新产生的冰山在海水中翻了个跟斗，翠青色的底部就展现在水面之上，这使得这些冰山看起来像巨大的绿薄荷糖果。,虽然像其他冰山一样让人难以置信，但是蓝色条纹冰山的条纹比较细小而且非常丰富。通常是由于大量微小气泡的影响，新结成的冰看起来都是白色的，而蓝色条纹则是因为淡水填充到冰
13、块的裂缝中并迅速冻结成冰所形成的。实际上这是一个非常迅速的转换过程，这些冰看起来是蓝色的则是因为光谱中蓝色的部分被冰块所反射而同时红色的部分则被冰块所吸收。上图左侧这个“条形码冰山”是一个特别的例外，因为那些标定的光条纹仅仅在它露出水面部分的一半区域出现。 实际上，并不是所有的条纹冰山都起源自南极的海域。上图这个优美的条纹冰山是在纽芬兰岛圣弗朗西斯海角的北大西洋海域被发现的。上图是另一个“条形码冰山”，近距离的物体抓拍让这个冰山看起来像是在等待开始它那常常的旅程，从寒冷刺骨的南极水中走向几百英里以北的海域，然后慢慢消融而灭亡。一个对于这种整齐有规则的蓝色条纹的可能解释是：这些蓝色条纹反映了降雪
14、和温度的季节性变化，实际上，像这样的条纹冰山在某种程度上就像那些被砍伐的树木，它们的年轮记录着随着季节变化而不同的生长速度。,实际上条纹冰山不是非常罕见，但也并非很常见，但是他们直到最近才吸引了公众的关注。最近，一个南极研究探险队在冰冷的南大洋遇到了一系列具有显著特点的冰山景象。这些照片是由挪威水手奥维德坦吉为了让后代能见到这种景观而拍摄的。上图是奥维德所记录的一座长150英尺，高30英尺的冰山上那平滑的斑纹。这座冰山位于南非开普敦1700英里以南，距离南极大陆660英里以北。奥维德讲到：“这个冰山让我想起了我小时候购买的带条纹的糖果。”而我们则回应道：“哈，Humbugs（一种糖果）。”,谢谢！,
