地球环境研究所在干旱区湖泊沉积物干湿古气候指标研究中取得新进展

由于干湿变化常具有明显的区域特性，且对干旱区的区域环境变化和人类社会更迭具有直接影响，因此过去两千年来的干湿变化是现今气候和环境变化研究的核心内容之一，对于理解过去和未来气候变化的影响及驱动力至关重要。但整体而言，我国湖泊沉积记录的近两千年来的干湿变化研究数量有限，能够确切代表过去干湿变化的指标并不多，尤其缺乏对指标的物理化学含义的准确理解，导致难以从冷暖变化中区分干湿记录。本研究在西北典型干旱区柴达木盆地的克鲁克湖采集沉积柱，基于210Pbex和14C定年法确定其年代学框架，配合电感耦合等离子体质谱分析方法测定了过去两千年来的沉积物中碘和铀的浓度，将其变化与元素地球化学特性相结合，重建其对区域干湿变化历史的响应，探索碘-铀作为干旱区新型干湿代用指标的可能性，并重建过去两千年来的干湿变化。

结果显示沉积柱中碘-铀元素的变化趋势具有明显相关性（r=0.62, P＜0.01），共同显示出四次峰值事件。说明研究区碘-铀元素从流域到湖泊水体再沉降到沉积物的过程中具有相似的物理化学行为。经过对所有可能影响沉积物碘-铀的环境影响因素进行联合分析发现，干旱时期，随着植被从艾科主导的草原演替为藜科主导的荒漠，土壤有机质含量降低，水溶态的碘和铀易于被降水冲刷淋滤，吸附在土壤细颗粒物上的碘和铀也大量被侵蚀通过径流入湖。同时入湖的悬浮颗粒物和有机质含量在一定程度上呈增加趋势，最终共同引起更多的碘和铀元素被沉积记录下来，显示为一次干旱事件。四次碘-铀浓度升高记录的干旱事件与研究区及周边已经报道的干湿变化历史相一致，包括在湖泊沉积物、冰芯、风成沉积物等记录，同时还发现四次干旱历史正对应着研究区几次新王朝的建立，包括公元313-663年建立的吐谷浑王国、公元618-842年建立的吐蕃王朝、公元1495-1591年建立的蒙古族部落以及公元1876-1879年极端干旱事件引发大量中原灾民逃荒到研究区。

上述成果发表在Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology期刊上，文章第一作者为赵雪副研究员，通讯作者为侯小琳研究员。研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（B类）（XDB40020100, 132B61KYSB20180003）、国家自然科学基金委重大项目（41991252）等的支持。

相关文献：

Xue Zhao, Xiaolin Hou, Zhao Huang, Chengjun Zhang, Peng Cheng, 2023. A new hydrological climatic proxy in arid lake sediments: Iodine‑uranium concentrations. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 613, 111409.

https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2023.111409

图1 克鲁克湖沉积物记录的四次干旱事件及其与其他古气候记录、人类活动的对比