【科研进展】北疆阿勒泰高山泥炭α-纤维素碳同位素研究取得新进展

泥炭作为重要的天然地质档案，具有分辨率较高、可以提取的信息量大、易于测年等优点，在古气候研究中具有非常重要的地位。尤其是泥炭中α-纤维素碳同位素在沉积过程中碳链上的C原子不与外界进行交换，而且本身的分解也不会改变其固有的同位素组成，因而能够用来反演沉积时的气候环境信息。但泥炭α-纤维素碳同位素对气候环境的指示意义在国内外研究中也存在争议，其争议的焦点在于是温度还是降水(或相对湿度)是影响泥炭纤维素碳同位素组成的最主要因素。泥炭α-纤维素碳同位素气候环境指示意义不明确的主要原因是缺乏相应的现代过程研究结果的验证。

我院海洋地质团队成员黄超经过反复的条件实验，建立了适合泥炭岩芯样品的α-纤维素提取方法，基于在北疆阿勒泰山获取的长达7.5m的泥炭岩芯，开展α-纤维素碳同位素研究，并结合在泥炭地海拔梯度上开展为期2年的现代观测结果（图1），论证了阿勒泰泥炭α-纤维素碳同位素是一个比较可靠的古温度指标，重建了该研究区域过去11500年以来夏季温度的演化历史（Rao and Huang, 2019）。并且发现该区域夏季温度还呈现千年尺度和百年尺度的波动变化特征。千年尺度上，阿勒泰泥炭α-纤维素碳同位素清晰的记录了数次明显的气候突变事件，与北大西洋浮冰碎屑事件具有较好的对应关系（图2），说明北大西洋的温度变化可通过西风环流对中亚干旱区的温度产生一定的影响。百年尺度上，将阿勒泰泥炭α-纤维素碳同位素记录、太阳活动指标（TSI、SN以及△14C）同时进行标准化处理，剔除长期变化趋势，获得百年尺度的变化信息，并进行对比分析。结果发现，阿勒泰地区的夏季温度的异常变化刚好与减弱的太阳活动吻合（图3），说明百年尺度上阿勒泰地区的夏季温度变化主要受到太阳活动的影响。为了进一步确定阿勒泰地区夏季温度与太阳活动之间的关系，我们对阿勒泰泥炭记录与太阳活动指标SN和△14C分别进行时间序列的滤波分析和交叉谱分析，结果发现存在数个显著的百年太阳活动周期。这些对比分析进一步表明，阿勒泰地区百年尺度的温度异常变化受控于太阳活动的影响。

图1 研究区位图，ATM10-C7为泥炭岩芯

图2 阿勒泰泥炭纤维素δ13C记录与北大西洋冰伐记录对比分析

图3 阿勒泰泥炭纤维素δ13C记录与太阳活动指标记录的对比

上述成果发表在国际知名期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology（Top期刊SCI二区）上。广东海洋大学黄超博士为第一作者，湖南师范大学饶志国教授为通讯作者。

论文链接：

Huang Chao, Rao Zhiguo*, Li Yunxia, Yang Wen, Liu Lidan, Zhang Xinping, Wu Yi. Holocene summer temperature in arid central Asia linked to millennial-scale North Atlantic climate events and driven by centennial-scale solar activity. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2020, 556, 109880, doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.109880.

Rao Zhiguo*, Huang Chao, Xie Luhua, Shi Fuxi, Zhao Yan, Cao Jiantao, Gou Xiaohua, Chen Jianhui, Chen Fahu. Long-term summer warming trend during the Holocene in central Asia indicated by alpine peat a-cellulose δ13C record. Quaternary Science Reviews. 2019, 203, 56-57, doi.org/10.1016/j.quascirev.2018.11.010.