第5章 第4節(jié) 全新世的氣候變化與環(huán)境的響應(yīng)

第四節(jié)全新世的氣候變化與環(huán)境的響應(yīng)全新世是第四紀最后一次冰期結(jié)束至今的這一段時間，因而又被稱之為冰后期。國際第四紀委員會將全新世的起點確定為距今10000±300aB.P.年，被大多數(shù)學(xué)者所接受。實際上全新世的開始在全球并不同步，因為全新世或冰后期是個氣候期，地球上不同區(qū)域的氣候變化具有各自的特點。

中低緯度地區(qū)冰川消融退縮較早，全新世開始早些；高緯度地區(qū)冰川存留時間長，寒冷氣候體系維持較久，全新世開始就晚些。根據(jù)湖泊紋泥斷代確定的斯堪的納維亞冰蓋退縮過程等時線距今10000年前時，斯堪的納維亞冰蓋前緣退縮到了奧斯陸-赫爾辛基一線(60°N)，以后又經(jīng)過1500年才逐步退縮消失，成為目前的狀況。北美洲勞倫泰冰蓋占據(jù)地區(qū)，冰后期起始時間的由南向北推進更為緩慢。13000aB.P.時芝加哥、克利夫蘭至波士頓(42°N)一線從冰蓋下出露，開始進入冰后期。9000aB.P.時冰蓋前沿撤退到了加拿大溫尼伯至魁北克(47~50°N)一線，五大湖盆地暴露出來，冰融水積聚形成長達千余公里的大潮。在哈德遜灣及其周圍地區(qū)，直到6000~5000aB.P.時冰蓋才完全消退，當(dāng)?shù)剡M入冰后期。勞倫泰冰蓋全新世氣候特征冰蓋、冰川變化海平面變化湖泊演變與河流調(diào)整植被的遷移與演化海岸帶變遷中世紀溫暖期小冰期本節(jié)內(nèi)容：1．全新世氣候特征8500aBP4000aBP9000aBP8500aBP在103年尺度上，10kaBP以來的氣候變化一般分為早期的增暖、中期的全新世暖期和晚期的變冷三個階段。各地區(qū)之間的差別或許是各地響應(yīng)全球變化存在區(qū)域差異的結(jié)果，根據(jù)目前較多數(shù)的意見，可把8.5～8.0kaBP和4.0～3.5kaBP作為三個階段的分界線。全新世早期早期以階段性的迅速升溫為特征，不是持續(xù)性的，其間存在若干次升溫停滯甚至降溫事件。新仙女木事件之后，全球氣候迅速轉(zhuǎn)暖而進入間冰期環(huán)境，在此后不到1000年的時間里，世界許多地區(qū)的溫度已達到現(xiàn)代水平，全球的氣候已與現(xiàn)代相近。來自英國的資料表明，溫度增加的速度約為1.7℃／100a，至9.8kaBP，當(dāng)時的年平均溫度已與現(xiàn)代相當(dāng)。全新世中期8.5～4kaBP的全新世中期是一個較現(xiàn)代更為溫暖的時期，全新世暖期的盛期可能出現(xiàn)在6kaBP前后，當(dāng)時中高緯度地區(qū)陸地上的溫度可較現(xiàn)代高2～3℃以上。全新世暖期并不是一個持續(xù)的溫暖期，其間存在數(shù)次短期變冷事件，已得到較廣泛認可的是5kaBP變冷事件，且有些地區(qū)在此事件之后出現(xiàn)了不可逆轉(zhuǎn)的變冷趨勢，因此也有學(xué)者把5kaBP作為全新世暖期結(jié)束的時間。全新世晚期4kaBP以后，全球氣候發(fā)生重大調(diào)整，呈現(xiàn)變冷的趨勢，溫度下降到與現(xiàn)代相當(dāng)?shù)乃?，其間每個寒冷或溫暖階段分別持續(xù)數(shù)百年，其中，在最近的1000多年里，出現(xiàn)了較現(xiàn)代略為溫暖的中世紀暖期和比現(xiàn)代更為寒冷的小冰期。溫度回升導(dǎo)致冰蓋的消融，16kaBP以后，世界主要冰蓋開始退縮、變薄。來自北大西洋的同位素記錄顯示冰蓋體積的減小分為二至三個階段，其中第一個階段在14～12kaBP，冰蓋消融的早期可能主要以變薄為主，至13kaBP冰蓋消融已達一半，但范圍變化不大。全新世以來冰蓋體積的兩次階段性迅速退縮、減小分別發(fā)生在10～9kaBP和8～6kaBP。2、冰蓋、冰川變化南北半球的山地冰川在10000～8500aBP無明顯變化趨勢；而在8500～4000aBP之間總體以冰退為主，與全新世溫暖期相對應(yīng)；4000aBP以后冰川以前進為主，且進退波動頻繁，與全新世晚期變冷相對應(yīng)。如加拿大落基山地區(qū)4kaBP以來至少存在四次冰川前進：3500～2800aBP、1500～1900aBP、1140～1370AD、小冰期（14至19世紀的數(shù)次冰川前進），世界其它地區(qū)也有類似情況。全新世期間，許多山地冰川融化殆盡，一些殘存下來的山地冰川隨氣候變化而發(fā)生顯著的進退。不列顛島上的冰蓋在10kaBP前后已經(jīng)融化；前蘇聯(lián)境內(nèi)的冰蓋一般在9kaBP前后消失；斯堪的那維亞冰蓋在10kaBP時已退縮到奧斯陸——赫爾辛基一線（60°N），至8.5～8kaBP前后已基本消失。在北美，10kaBP時加拿大平原和科迪勒拉的冰蓋消失；8kaBP海水入侵哈得孫灣，勞倫冰蓋已不再完整，但仍有較大范圍；直到7.0～6.5kaBP北美大陸上的冰蓋才全部消融。3、海平面變化在大陸冰蓋發(fā)生融化的同時，海洋狀況也發(fā)生重大變化，對北半球氣候狀態(tài)顯著轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的重大影響與同期冰蓋融化對氣候的影響不相上下。海岸帶變遷階段全新世時期世界海平面變化曲線三個主要階段：初期10000~6000年前的海平面波動上升階段；中期6000~4000年前的高海平面階段；后期4000年以來的海平面波動下降階段。根據(jù)對于世界各地淺海水下階地、貝殼堤、泥炭層和沿海海相沉積物的年代測定，通常認為在距今10000年前時，全球海平面在-30m至-50m的位置。當(dāng)時我國東部海平面在則處在約-20m至-30m的位置。全新世10000~6000年前，氣候雖有波動，但仍保持著增溫的趨勢，海平面波動上升，達到現(xiàn)代海平面位置。（1）全新世初期海平面波動上升階段據(jù)此推算，在這4000年中，全球海平面的平均上升速率為每年7.5~12.5mm，我國東部海平面的上升速率為每年5.0~7.5mm。當(dāng)然由于各個區(qū)域新構(gòu)造運動性質(zhì)的差異，以及冰蓋區(qū)地殼均衡運動的差別，各地海平面上升的速度有較大差異。（2）全新世中期的高海平面階段在距今6000~4000年前時，世界各地海平面已經(jīng)超出現(xiàn)代海平面2~5m，海岸線深入內(nèi)陸數(shù)十至數(shù)百公里。這一時期也是全球最為溫暖的時期，斯堪的納維亞冰蓋和勞倫泰冰蓋均已完全消失，冰融水歸海造成了高海平面的出現(xiàn)。雖然一些海岸標(biāo)志分布的高程位置受新構(gòu)造運動、沉積物壓實等作用影響面有所不同，但是通常認為，在6000~4000年前的海侵時期，我國東部海平面比現(xiàn)代的海平面高2.4m。（3）全新世后期的海平面波動下降階段最近的4000年來，全球海平面都表現(xiàn)為波動下降的趨勢，這與該時期全球氣候轉(zhuǎn)涼的趨勢一致。在海平面逐漸下降的過程中，曾經(jīng)有數(shù)次較長時間的停頓或穩(wěn)定階段，在世界許多沿海平原地區(qū)，都可以發(fā)現(xiàn)分布著數(shù)道與海岸平行的貝殼堤，遠海者老，近海者新，標(biāo)志著海退的階段性特征。渤海灣西岸有4道貝殼堤，其形成年代距今分別為4500年、3000年、2500~2000年、700~400年。蘇北中部沿海平原也有4道貝殼(砂)堤，分別為距今6000年、4000年、3000年和500年左右。在海南島海岸地區(qū)，珊瑚礁平臺的分布亦反映在距今5200~4900年、4300年、3800~3600年、2100~1500年時，海平面曾出現(xiàn)過穩(wěn)定或相對上升現(xiàn)象。4、湖泊演變與河流調(diào)整隨著全球氣候變暖、冰蓋融化、降水增加、海面上升，許多地方都發(fā)育大小規(guī)模不等的湖泊。在北美冰川邊緣的湖泊中，具有重要影響的是在12kaBP前后形成的阿伽西古湖。最初，阿伽西湖的外流湖水注入到明尼蘇達河谷，流向明尼阿波利斯地區(qū)，在那里匯入密西西比河，導(dǎo)致大量的冰川融水注入墨西哥灣；而10.7kaBP蘇必利爾冰舌退縮使得阿伽西湖的冰川融水改向東經(jīng)大湖區(qū)和圣勞倫斯河注入北大西洋，導(dǎo)致注入密西西比河的冰川融水減少。9.9kaBP，蘇必利爾地區(qū)的冰川涌流前進導(dǎo)致阿伽西湖東流通路受堵，湖面升高，外泄的湖水一度（約500年）重新流入明尼蘇達谷地，最后注入墨西哥灣。9.9～9.5kaBP期間阿伽西湖達到最大規(guī)模，占據(jù)了加拿大的蒙特利爾和馬尼托巴的大范圍地區(qū)，面積達350000km2，成為重要的陸上水汽源地。9kaBP以后，冰蓋的強烈融化使得阿伽西湖與冰蓋南緣的湖泊歸并為一體，形成一個長達1800km的湖泊，湖水通過渥太華谷地流入圣勞倫斯低地而入注北大西洋。至8.4kaBP前后，阿伽西湖與Ojibway湖因冰蓋消融而貫通，形成長達3100km的湖泊。8kaBP前后，冰蓋融化導(dǎo)致阿伽西湖和Ojibway湖的湖水從哈得孫海峽突然泄入北大西洋而排干，粗略地估計從兩個湖泊泄出的水量達70000～150000km3，此水量可以使世界海平面在2天內(nèi)突然上升0.2～0.4m。5、植被的遷移與演化氣候是植被分布和生長的重要決定性因素，每種植物都有其適宜的生態(tài)幅度，氣候的區(qū)域差異制約著植被地域分布的差異。當(dāng)氣候發(fā)生變化時植被也發(fā)生相應(yīng)的變化，以與新的環(huán)境相平衡。植被的這種響應(yīng)性變化從一個地點的時間序列來看表現(xiàn)為植被類型的演替，從空間看則表現(xiàn)為植被分布界線在空間上的遷移與植被空間分布格局的變化。

在歐洲西北部森林植被擴展的過程中，最先到達的是先鋒樹種樺和松，繼樺和松之后到達的落葉樹種是榛和榆，隨后到達的是櫟、椴、榿木和桉樹，其它一些樹種直到全新世晚期才擴展到其最大范圍，云杉等樹種至今仍在擴展之中。在歐洲大陸的德國黑森地區(qū)，11000BC以前已出現(xiàn)樺木林，10000BC出現(xiàn)松林，7000BC時開始形成混交櫟林，到3000BC以后，突然為山毛櫸、云杉、冷杉構(gòu)成的混交林所取代，植被的演替與溫度由冷變暖、再轉(zhuǎn)冷的變化過程相對應(yīng)6、中世紀溫暖期綜合歷史、生物和古氣候記錄可以得出結(jié)論，在1000AD前后，歐洲的部分地區(qū)、北美和北大西洋等地區(qū)經(jīng)歷了一個較現(xiàn)代相對溫暖的時期，即所謂的中世紀暖期（MWP：TheMedievalWarmPeriod）。大致發(fā)生在10世紀至13世紀期間。中歐和北歐的部分地區(qū)作物種植上限較今上移、北移，樹線上移，古斯堪的那維亞文化越過冰島達到格陵蘭南部、最終在紐芬蘭建立孤立的定居點，挪威的谷物種植擴展到北極圈內(nèi)。根據(jù)葡萄樹的種植界線推斷，英格蘭和歐洲中部的夏季平均溫度估計比現(xiàn)代高0.7～1.4℃，根據(jù)挪威中部農(nóng)耕區(qū)上升了100～200m推斷夏季溫度增高1℃左右。7、小冰期小冰期（LIA：theLittleIceAges）：是指

1550~1900A.D.，全世界出現(xiàn)了持續(xù)大約350年的寒冷氣候，當(dāng)時旱澇災(zāi)害頻繁，高山地區(qū)冰川推進，被稱為“小冰期”。一個重要特征是有較完整記錄的歐洲山地冰川前進現(xiàn)象。在世界其它地區(qū)，冰川前進也有較好的證據(jù)記錄，如南美的安第斯山、北美的落基山的中部和北部地區(qū)。其中，加拿大在此期間存在數(shù)次冰川前進，分別發(fā)生16世紀晚期至17世紀早期、18至19世紀。證據(jù)世界各地最近600年來的氣候變化北半球各地平均降溫幅度大約為1.5℃，冬季降溫幅度大，夏季降溫幅度比較小。小冰期內(nèi)氣候波動變化，最冷期在各地出現(xiàn)的時間也不同。中國北方和日本在公元1550~1700年和1800~1900年兩個時期最冷，其間有大約100年相對溫暖階段。中國東部5000年來的氣候變化（上）氣溫變差（竺可禎，1973)；（下）降水量狀況（王邨，1987)全球氣溫降低，寒潮勢力強大，河流、湖泊和海水結(jié)冰雪線下降，山地冰川推進各種自然災(zāi)害頻繁環(huán)境特點：1）全球氣溫降低，寒潮勢力強大，河流、湖泊和海水結(jié)冰

世界各地寒冷季節(jié)增長，秋季霜雪提前，春季霜雪時間延長，夏季涼爽而且短暫。因寒潮強度大而且頻繁，我國東部黃河流域和長江中下游流域河湖結(jié)冰，海面也出現(xiàn)冰凍。1893年，廣東地區(qū)也有降雪的記錄。我國黃土高原地區(qū)，寒冷與干旱相伴隨，塵暴雨土天氣頻繁．以至于在28°N的地區(qū)也有雨沙和雨土的記錄。足見西北季風(fēng)在小冰期時勢力之強大。北冰洋海冰范圍擴大，冰島和格陵蘭沿海流冰范圍擴展，中緯度出現(xiàn)極其嚴寒的冬季。據(jù)Lamb(1977)研究，小冰期時世界上大部分地區(qū)四季平均溫度均低于正常值，導(dǎo)致冰雪積累；各個時段之間氣溫變化幅度差別增大，因而冰川前進與退縮頻繁交替。2）雪線下降，山地冰川推進挪威山岳冰川從公元1660年起開始出現(xiàn)推進，18世紀上半葉冰川普遍前進，在1740~1750年間冰舌推進達到最遠，伸長數(shù)公里，雪線下降100多米。冰島冰川在18世紀普遍前進，1750年冰舌末端達到最遠位置，其后處于停頓和退縮狀態(tài)，19世紀初期再次前進。阿爾卑斯山地冰川從1580年開始推進，山谷中成片耕地、牧場和森林被冰川掩埋，給當(dāng)?shù)厝嗣裨斐奢^大損失。Bray(1971)發(fā)現(xiàn)美國和加拿大西部公元1580~1900年冰川推進，其中多發(fā)生在1711~1724年和1835~1849年兩個階段。Miler(1969)調(diào)查了美國西北部華盛頓州喀斯喀特山脈冰川活動情況，發(fā)現(xiàn)小冰期冰川面積比現(xiàn)代大50％~60％，冰舌末端高程比現(xiàn)代冰舌低300~400m左右。陳吉陽(1988)指出天山烏魯木齊河源一號冰川在小冰期曾有三次推進，并遺留下了三道終磧垅，分別距現(xiàn)代冰川舌末端530m、460m和250m，年代距今403年(1580A.D.)、208年(1775A.D.)和74年(1909A.D.)，其中1775年冰川前進持續(xù)時間為最長。鄭本興(1994)指出貢嘎山的海螺溝，小冰期的終磧垅距現(xiàn)代冰川舌達1500m，冰磧巨礫之下的古木14C年齡為54070年。3）各種自然災(zāi)害頻繁挪威某些教區(qū)在“小冰期”時各種自然災(zāi)害的文獻記錄

17世紀后期開始，災(zāi)害不斷增多，一直延續(xù)到19世紀。其中1650~1750年之間是這些災(zāi)害最為頻繁的時期。沿海地區(qū)頻繁發(fā)生的風(fēng)暴，使沿岸平原常遭海潮侵襲；內(nèi)陸干旱地區(qū)沙塵暴多有發(fā)生，干旱災(zāi)害危及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。非洲撒哈拉地區(qū)小冰期的嚴重干旱使得饑荒連年，瘟疫流行，人口大量減少，許多居民點衰落。我國東部寒潮直下江南，江西、浙江和福建地區(qū)柑桔種植受到嚴重影響，長江下游雙季稻種植面積大大減少。1550~1650年之間，英國、法國、荷蘭、意大利糧食普遍歉收，小麥價格暴漲，市場供應(yīng)緊缺。愛爾蘭1845~1850年惡劣氣候使作物病害蔓延，農(nóng)業(yè)普遍歉收，數(shù)年之