第5章 第4节 全新世的气候变化与环境的响应

第四节全新世的气候变化与环境的响应全新世是第四纪最后一次冰期结束至今的这一段时间，因而又被称之为冰后期。国际第四纪委员会将全新世的起点确定为距今10000±300aB.P.年，被大多数学者所接受。实际上全新世的开始在全球并不同步，因为全新世或冰后期是个气候期，地球上不同区域的气候变化具有各自的特点。

中低纬度地区冰川消融退缩较早，全新世开始早些；高纬度地区冰川存留时间长，寒冷气候体系维持较久，全新世开始就晚些。根据湖泊纹泥断代确定的斯堪的纳维亚冰盖退缩过程等时线距今10000年前时，斯堪的纳维亚冰盖前缘退缩到了奥斯陆-赫尔辛基一线(60°N)，以后又经过1500年才逐步退缩消失，成为目前的状况。北美洲劳伦泰冰盖占据地区，冰后期起始时间的由南向北推进更为缓慢。13000aB.P.时芝加哥、克利夫兰至波士顿(42°N)一线从冰盖下出露，开始进入冰后期。9000aB.P.时冰盖前沿撤退到了加拿大温尼伯至魁北克(47~50°N)一线，五大湖盆地暴露出来，冰融水积聚形成长达千余公里的大潮。在哈德逊湾及其周围地区，直到6000~5000aB.P.时冰盖才完全消退，当地进入冰后期。劳伦泰冰盖全新世气候特征冰盖、冰川变化海平面变化湖泊演变与河流调整植被的迁移与演化海岸带变迁中世纪温暖期小冰期本节内容：1．全新世气候特征8500aBP4000aBP9000aBP8500aBP在103年尺度上，10kaBP以来的气候变化一般分为早期的增暖、中期的全新世暖期和晚期的变冷三个阶段。各地区之间的差别或许是各地响应全球变化存在区域差异的结果，根据目前较多数的意见，可把8.5～8.0kaBP和4.0～3.5kaBP作为三个阶段的分界线。全新世早期早期以阶段性的迅速升温为特征，不是持续性的，其间存在若干次升温停滞甚至降温事件。新仙女木事件之后，全球气候迅速转暖而进入间冰期环境，在此后不到1000年的时间里，世界许多地区的温度已达到现代水平，全球的气候已与现代相近。来自英国的资料表明，温度增加的速度约为1.7℃／100a，至9.8kaBP，当时的年平均温度已与现代相当。全新世中期8.5～4kaBP的全新世中期是一个较现代更为温暖的时期，全新世暖期的盛期可能出现在6kaBP前后，当时中高纬度地区陆地上的温度可较现代高2～3℃以上。全新世暖期并不是一个持续的温暖期，其间存在数次短期变冷事件，已得到较广泛认可的是5kaBP变冷事件，且有些地区在此事件之后出现了不可逆转的变冷趋势，因此也有学者把5kaBP作为全新世暖期结束的时间。全新世晚期4kaBP以后，全球气候发生重大调整，呈现变冷的趋势，温度下降到与现代相当的水平，其间每个寒冷或温暖阶段分别持续数百年，其中，在最近的1000多年里，出现了较现代略为温暖的中世纪暖期和比现代更为寒冷的小冰期。温度回升导致冰盖的消融，16kaBP以后，世界主要冰盖开始退缩、变薄。来自北大西洋的同位素记录显示冰盖体积的减小分为二至三个阶段，其中第一个阶段在14～12kaBP，冰盖消融的早期可能主要以变薄为主，至13kaBP冰盖消融已达一半，但范围变化不大。全新世以来冰盖体积的两次阶段性迅速退缩、减小分别发生在10～9kaBP和8～6kaBP。2、冰盖、冰川变化南北半球的山地冰川在10000～8500aBP无明显变化趋势；而在8500～4000aBP之间总体以冰退为主，与全新世温暖期相对应；4000aBP以后冰川以前进为主，且进退波动频繁，与全新世晚期变冷相对应。如加拿大落基山地区4kaBP以来至少存在四次冰川前进：3500～2800aBP、1500～1900aBP、1140～1370AD、小冰期（14至19世纪的数次冰川前进），世界其它地区也有类似情况。全新世期间，许多山地冰川融化殆尽，一些残存下来的山地冰川随气候变化而发生显著的进退。不列颠岛上的冰盖在10kaBP前后已经融化；前苏联境内的冰盖一般在9kaBP前后消失；斯堪的那维亚冰盖在10kaBP时已退缩到奥斯陆——赫尔辛基一线（60°N），至8.5～8kaBP前后已基本消失。在北美，10kaBP时加拿大平原和科迪勒拉的冰盖消失；8kaBP海水入侵哈得孙湾，劳伦冰盖已不再完整，但仍有较大范围；直到7.0～6.5kaBP北美大陆上的冰盖才全部消融。3、海平面变化在大陆冰盖发生融化的同时，海洋状况也发生重大变化，对北半球气候状态显著转变所产生的重大影响与同期冰盖融化对气候的影响不相上下。海岸带变迁阶段全新世时期世界海平面变化曲线三个主要阶段：初期10000~6000年前的海平面波动上升阶段；中期6000~4000年前的高海平面阶段；后期4000年以来的海平面波动下降阶段。根据对于世界各地浅海水下阶地、贝壳堤、泥炭层和沿海海相沉积物的年代测定，通常认为在距今10000年前时，全球海平面在-30m至-50m的位置。当时我国东部海平面在则处在约-20m至-30m的位置。全新世10000~6000年前，气候虽有波动，但仍保持着增温的趋势，海平面波动上升，达到现代海平面位置。（1）全新世初期海平面波动上升阶段据此推算，在这4000年中，全球海平面的平均上升速率为每年7.5~12.5mm，我国东部海平面的上升速率为每年5.0~7.5mm。当然由于各个区域新构造运动性质的差异，以及冰盖区地壳均衡运动的差别，各地海平面上升的速度有较大差异。（2）全新世中期的高海平面阶段在距今6000~4000年前时，世界各地海平面已经超出现代海平面2~5m，海岸线深入内陆数十至数百公里。这一时期也是全球最为温暖的时期，斯堪的纳维亚冰盖和劳伦泰冰盖均已完全消失，冰融水归海造成了高海平面的出现。虽然一些海岸标志分布的高程位置受新构造运动、沉积物压实等作用影响面有所不同，但是通常认为，在6000~4000年前的海侵时期，我国东部海平面比现代的海平面高2.4m。（3）全新世后期的海平面波动下降阶段最近的4000年来，全球海平面都表现为波动下降的趋势，这与该时期全球气候转凉的趋势一致。在海平面逐渐下降的过程中，曾经有数次较长时间的停顿或稳定阶段，在世界许多沿海平原地区，都可以发现分布着数道与海岸平行的贝壳堤，远海者老，近海者新，标志着海退的阶段性特征。渤海湾西岸有4道贝壳堤，其形成年代距今分别为4500年、3000年、2500~2000年、700~400年。苏北中部沿海平原也有4道贝壳(砂)堤，分别为距今6000年、4000年、3000年和500年左右。在海南岛海岸地区，珊瑚礁平台的分布亦反映在距今5200~4900年、4300年、3800~3600年、2100~1500年时，海平面曾出现过稳定或相对上升现象。4、湖泊演变与河流调整随着全球气候变暖、冰盖融化、降水增加、海面上升，许多地方都发育大小规模不等的湖泊。在北美冰川边缘的湖泊中，具有重要影响的是在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苏达河谷，流向明尼阿波利斯地区，在那里汇入密西西比河，导致大量的冰川融水注入墨西哥湾；而10.7kaBP苏必利尔冰舌退缩使得阿伽西湖的冰川融水改向东经大湖区和圣劳伦斯河注入北大西洋，导致注入密西西比河的冰川融水减少。9.9kaBP，苏必利尔地区的冰川涌流前进导致阿伽西湖东流通路受堵，湖面升高，外泄的湖水一度（约500年）重新流入明尼苏达谷地，最后注入墨西哥湾。9.9～9.5kaBP期间阿伽西湖达到最大规模，占据了加拿大的蒙特利尔和马尼托巴的大范围地区，面积达350000km2，成为重要的陆上水汽源地。9kaBP以后，冰盖的强烈融化使得阿伽西湖与冰盖南缘的湖泊归并为一体，形成一个长达1800km的湖泊，湖水通过渥太华谷地流入圣劳伦斯低地而入注北大西洋。至8.4kaBP前后，阿伽西湖与Ojibway湖因冰盖消融而贯通，形成长达3100km的湖泊。8kaBP前后，冰盖融化导致阿伽西湖和Ojibway湖的湖水从哈得孙海峡突然泄入北大西洋而排干，粗略地估计从两个湖泊泄出的水量达70000～150000km3，此水量可以使世界海平面在2天内突然上升0.2～0.4m。5、植被的迁移与演化气候是植被分布和生长的重要决定性因素，每种植物都有其适宜的生态幅度，气候的区域差异制约着植被地域分布的差异。当气候发生变化时植被也发生相应的变化，以与新的环境相平衡。植被的这种响应性变化从一个地点的时间序列来看表现为植被类型的演替，从空间看则表现为植被分布界线在空间上的迁移与植被空间分布格局的变化。

在欧洲西北部森林植被扩展的过程中，最先到达的是先锋树种桦和松，继桦和松之后到达的落叶树种是榛和榆，随后到达的是栎、椴、桤木和桉树，其它一些树种直到全新世晚期才扩展到其最大范围，云杉等树种至今仍在扩展之中。在欧洲大陆的德国黑森地区，11000BC以前已出现桦木林，10000BC出现松林，7000BC时开始形成混交栎林，到3000BC以后，突然为山毛榉、云杉、冷杉构成的混交林所取代，植被的演替与温度由冷变暖、再转冷的变化过程相对应6、中世纪温暖期综合历史、生物和古气候记录可以得出结论，在1000AD前后，欧洲的部分地区、北美和北大西洋等地区经历了一个较现代相对温暖的时期，即所谓的中世纪暖期（MWP：TheMedievalWarmPeriod）。大致发生在10世纪至13世纪期间。中欧和北欧的部分地区作物种植上限较今上移、北移，树线上移，古斯堪的那维亚文化越过冰岛达到格陵兰南部、最终在纽芬兰建立孤立的定居点，挪威的谷物种植扩展到北极圈内。根据葡萄树的种植界线推断，英格兰和欧洲中部的夏季平均温度估计比现代高0.7～1.4℃，根据挪威中部农耕区上升了100～200m推断夏季温度增高1℃左右。7、小冰期小冰期（LIA：theLittleIceAges）：是指

1550~1900A.D.，全世界出现了持续大约350年的寒冷气候，当时旱涝灾害频繁，高山地区冰川推进，被称为“小冰期”。一个重要特征是有较完整记录的欧洲山地冰川前进现象。在世界其它地区，冰川前进也有较好的证据记录，如南美的安第斯山、北美的落基山的中部和北部地区。其中，加拿大在此期间存在数次冰川前进，分别发生16世纪晚期至17世纪早期、18至19世纪。证据世界各地最近600年来的气候变化北半球各地平均降温幅度大约为1.5℃，冬季降温幅度大，夏季降温幅度比较小。小冰期内气候波动变化，最冷期在各地出现的时间也不同。中国北方和日本在公元1550~1700年和1800~1900年两个时期最冷，其间有大约100年相对温暖阶段。中国东部5000年来的气候变化（上）气温变差（竺可祯，1973)；（下）降水量状况（王邨，1987)全球气温降低，寒潮势力强大，河流、湖泊和海水结冰雪线下降，山地冰川推进各种自然灾害频繁环境特点：1）全球气温降低，寒潮势力强大，河流、湖泊和海水结冰

世界各地寒冷季节增长，秋季霜雪提前，春季霜雪时间延长，夏季凉爽而且短暂。因寒潮强度大而且频繁，我国东部黄河流域和长江中下游流域河湖结冰，海面也出现冰冻。1893年，广东地区也有降雪的记录。我国黄土高原地区，寒冷与干旱相伴随，尘暴雨土天气频繁．以至于在28°N的地区也有雨沙和雨土的记录。足见西北季风在小冰期时势力之强大。北冰洋海冰范围扩大，冰岛和格陵兰沿海流冰范围扩展，中纬度出现极其严寒的冬季。据Lamb(1977)研究，小冰期时世界上大部分地区四季平均温度均低于正常值，导致冰雪积累；各个时段之间气温变化幅度差别增大，因而冰川前进与退缩频繁交替。2）雪线下降，山地冰川推进挪威山岳冰川从公元1660年起开始出现推进，18世纪上半叶冰川普遍前进，在1740~1750年间冰舌推进达到最远，伸长数公里，雪线下降100多米。冰岛冰川在18世纪普遍前进，1750年冰舌末端达到最远位置，其后处于停顿和退缩状态，19世纪初期再次前进。阿尔卑斯山地冰川从1580年开始推进，山谷中成片耕地、牧场和森林被冰川掩埋，给当地人民造成较大损失。Bray(1971)发现美国和加拿大西部公元1580~1900年冰川推进，其中多发生在1711~1724年和1835~1849年两个阶段。Miler(1969)调查了美国西北部华盛顿州喀斯喀特山脉冰川活动情况，发现小冰期冰川面积比现代大50％~60％，冰舌末端高程比现代冰舌低300~400m左右。陈吉阳(1988)指出天山乌鲁木齐河源一号冰川在小冰期曾有三次推进，并遗留下了三道终碛垅，分别距现代冰川舌末端530m、460m和250m，年代距今403年(1580A.D.)、208年(1775A.D.)和74年(1909A.D.)，其中1775年冰川前进持续时间为最长。郑本兴(1994)指出贡嘎山的海螺沟，小冰期的终碛垅距现代冰川舌达1500m，冰碛巨砾之下的古木14C年龄为54070年。3）各种自然灾害频繁挪威某些教区在“小冰期”时各种自然灾害的文献记录

17世纪后期开始，灾害不断增多，一直延续到19世纪。其中1650~1750年之间是这些灾害最为频繁的时期。沿海地区频繁发生的风暴，使沿岸平原常遭海潮侵袭；内陆干旱地区沙尘暴多有发生，干旱灾害危及农业生产。非洲撒哈拉地区小冰期的严重干旱使得饥荒连年，瘟疫流行，人口大量减少，许多居民点衰落。我国东部寒潮直下江南，江西、浙江和福建地区柑桔种植受到严重影响，长江下游双季稻种植面积大大减少。1550~1650年之间，英国、法国、荷兰、意大利粮食普遍歉收，小麦价格暴涨，市场供应紧缺。爱尔兰1845~1850年恶劣气候使作物病害蔓延，农业普遍歉收，数年之