探秘西班牙南部湖泊:过去 3000 年气候动态如何塑造环境与沉积变迁

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:CATENA 5.4

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  为探究地中海西南部过去三千年气候与人类活动的影响,研究人员对西班牙南部 Laguna Grande de Archidona(LGA)湖沉积记录展开多指标分析。结果发现该地区气候干湿交替,影响湖泊水位、物质沉积等。这为理解区域气候演变提供重要依据。

  在全球气候变化的大背景下,西班牙南部地区正面临着严峻的挑战。自 19 世纪后半叶以来,人类活动导致全球气温不断攀升,西班牙南部伊比利亚半岛也深受其害。长期的干旱趋势愈发明显,这主要是由于全球变暖使得蒸发蒸腾作用增强。近年来,极端热浪频繁来袭,尤其是在夏季,这进一步加剧了干旱的影响。这种气候的变化给当地的水资源、生态系统和社会经济都带来了巨大的冲击,农业和畜牧业生产大幅减少。
为了深入了解该地区气候的历史变化,以及气候变化和人类活动对环境的长期影响,来自国外的研究人员对西班牙南部的 Laguna Grande de Archidona(LGA)湖展开了研究。LGA 湖位于西班牙南部马拉加省,是 Archidona 湖泊自然保护区的一部分。该地区气候为大陆性地中海气候,夏季炎热干燥,冬季凉爽湿润。

研究人员通过对 LGA 湖沉积记录的研究,发现过去 3300 年该地区气候存在明显的干湿交替变化。在 3300 - 2600 cal yr BP 期间,气候以干旱为主,特别是 3050 - 2600 cal yr BP,与区域干旱和北大西洋涛动(NAO)正位相相关。而 2600 - 1400 cal yr BP 的伊比利亚罗马湿润期(IRHP)则最为湿润,这一时期地下水位上升,湖泊分层,石膏和锰氧化物沉淀,不过期间也被两次干旱事件打断。1400 - 700 cal yr BP 的黑暗时代至中世纪气候异常期(MCA)较为干旱,小冰期(LIA)则相对湿润但总体仍比 IRHP 干燥,1850 - 1957 CE 的工业时代初期也较为干旱。

此外,研究还发现,尽管过去几千年人类活动对该地区环境产生了影响,但气候仍是影响 LGA 湖沉积的主要因素。不过,自 1944 CE 以来,人类活动的影响也逐渐显现,比如附近农业使用化肥导致湖泊富营养化,影响了湖泊的生态环境。

这项研究发表在《CATENA》上,为我们理解地中海西南部地区过去的气候和环境变化提供了重要依据,有助于评估该地区生态系统对气候变化和人类活动的响应和恢复能力,对未来的环境保护和资源管理具有重要的指导意义。

在研究方法上,研究人员主要采用了以下关键技术:一是采集 LGA 湖的沉积岩芯,通过放射性碳定年和钚(239+240Pu)活性分析确定岩芯年代,并建立年龄 - 深度模型;二是对沉积岩芯进行多种分析,包括有机地球化学分析(如总有机碳(TOC)、碳氮比(C/N)、碳同位素(δ13C)和氮同位素(δ15N)等)、无机地球化学分析(如碳酸盐含量、矿物组成、元素组成等),其中元素组成通过 X 射线荧光(XRF)扫描获得,矿物组成通过 X 射线衍射(XRD)分析确定。

研究结果方面:

  • 年代学:通过239+240Pu 活性分析和 AMS 放射性碳定年,结合贝叶斯年龄 - 深度模型,确定了沉积记录的年代和沉积速率,发现沉积速率在不同时期有所变化。
  • 岩性和磁化率(MS):岩芯主要由粘土和粉砂组成,MS 值在不同深度呈现不同变化,且与石膏的出现相关,低 MS 值多与石膏大量出现有关。
  • 有机地球化学:TOC、C/N 比、δ13C 和 δ15N 等指标在过去 3300 年有明显波动,反映了有机物质来源和湖泊生产力的变化。
  • 无机地球化学
    • 碳酸盐含量:在沉积记录中变化显著,呈现多次升降。
    • 矿物学:沉积物主要由石膏、方解石、石英和粘土矿物组成,不同时期矿物组成有所不同。
    • 元素组成:通过 XRF 扫描分析元素相对浓度,发现元素变化与沉积环境相关,且存在三个主要的石膏沉积期和碎屑沉积期。


研究结论和讨论部分表明,LGA 湖过去 3300 年的沉积变化受气候、生物活动和人类活动共同影响。气候通过降水和温度变化影响湖泊水位、水化学和沉积物来源;生物活动影响有机物质积累和沉积物组成;人类活动如农业和灌溉等也对湖泊沉积产生重要影响。该研究揭示了区域气候与沉积变化的关系,证实了北大西洋涛动对地中海地区气候的重要影响,同时也为研究人类活动对湖泊生态系统的影响提供了参考,对理解过去气候变化和预测未来环境变化具有重要意义。

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