风成记录古气候的影响
风成沉积物具有潜在的重要paleocli-mate代理,因为它们对整体水分平衡和程度的植被,因为他们是直接记录的大气环流。在世界范围内,许多长期和准连续记录,如深海核心,冰核、黄土和某些部分(如中国)表明LGM期间,大气中含有比全新世期间灰尘。马浩德et al .(1999),回顾了这些证据,总结了三个原因为什么灰尘沉积在LGM可能比现在更大:(1)增加冰川时代风强度乘火车更多的灰尘和把它远离来源,(2)减少强度的水循环可以让尘埃悬浮在大气中停留更长时间(即。,更少的雨水冲洗时间)和(3)增加了尘源领域存在,由于减少植被和土壤湿度的降低。在本节中,我们比较古气候与古气候模型推断由风成记录和独立的古气候记录,如花粉、生物群,湖水平。raybet雷竞技最新raybet雷竞技最新气候模型和天气尺度古气候重建过去18000年所提供的COHMAP努力(COHMAP成员,1988;Kutzbach et al ., 1993;Markgraf et al ., 1993;汤普森et al ., 1993;韦伯et al ., 1993 a, b),以及后来的建模工作(Kutzbach et al ., 1998;Bartlein et al ., 1998;马浩德et al ., 1999),尤其适合与风成南、北美的记录。
12.11.1。低纬度地区
更大的粉尘通量在低纬度地区LGM也记录在大西洋深海沉积物从非洲到南美洲(•鲁丁曼,1997)和
Huascaran冰核来自秘鲁(汤普森et al ., 1995)。•鲁丁曼(1997)得出结论:冰川时代源地区的干旱的非洲无法解释大通量的尘埃在LGM大西洋(美洲)因为没有增加粉尘通量在早全新世季风最大。相反,他认为,强大的冬季信风的最可能的原因是更大的粉尘通量LGM期间,也有向南转移这些风数度的纬度。大气环流模式模拟的皮(1987)表明,北部大西洋海面冷却器会加剧冬季副热带高压在大西洋,这反过来会增加冬季信风的力量。对付•鲁丁曼(1997)的观点,然而,是尘埃的数量运输的概念并不是一个简单的函数平均风速。Rea(1994)指出,目前,几乎所有的尘埃运输从非洲到巴巴多斯或从亚洲太平洋发生在春天,当来自东北信风(非洲巴巴多斯岛),西风北太平洋(亚洲)比在冬季较弱。此外,他指出,有一个很好的风速和之间的相关性大小的粒子运输,但小累积率之间的相关性和粒子的大小。Ma-howald et al .(1999)的模拟,根据源区域条件和运输过程,展示非洲的撒哈拉沙漠和荒漠草原重要的LGM期间尘埃的来源;所以也许是沉积物源的组合条件和风力强度至关重要解释大西洋粉尘通量记录。
大草原上的记录以前活跃的沙丘del奥里诺科河在委内瑞拉已经推断出代表本地区干燥气候在LGM (Roa, 1979;raybet雷竞技最新Iriondo, 1997;Clapperton, 1993)。这些后者工人建议干燥条件可能会导致在LGM ITCZ的向南迁移,它同意重建由•鲁丁曼(1997)从粉尘通量数据到南美洲的东部。尽管大多数湖和花粉记录在这个地区只有回到14 c安塞ca。13000,他们支持了这样的观点,即这一地区干燥末冰河时期(布拉德伯里et al ., 1981;Markgraf, 1993 b)。
12.11.2。情理之中:最后一次冰河时期
许多古气候记录来自花粉和粗略数据(raybet雷竞技最新Markgraf, 1993 b;汤普森et al ., 1993;韦伯et al ., 1993 a, b)表明LGM期间,中间纬度地区如北美midcontinent Laurentide南部冰原和阿根廷的潘帕斯草原地区(东部安第斯山脉冰川cap)非常寒冷,干燥和多风的。几乎所有研究人员研究了去年在阿根廷冰川eo-lian存款同意古气候条件沉积的时候冷,干燥,可能风(萨拉特和布拉西,1991,1993;Iriondo, 1999;Krohling Iriondo, 1999;Krohling, 1999;Carignano, 1999)。这些解释与花粉和动物区系的数据协议最后一个冰河时期(Markgraf, 1993 b;普列托,1996;普拉多和吸纳1999;Tonni et al ., 1999)。 They are also in agreement with COHMAP model results, which indicate that mid-latitudes in the Southern Hemisphere were colder and drier during the LGM and the late glacial period (Kutzbach et al., 1993; Markgraf et al., 1993b; Webb et al., 1993b). Because南美冰川小得多的程度上比在北半球(Clapperton, 1993),它可以推断出更大的风成活动的一个重要原因是干燥的气候和植被的减少,而不是仅仅从glaciogenic淤泥沉积物供给增加。raybet雷竞技最新萨拉特和布拉西的研究》(1993)和石片et al .(1998),这证明vol-caniclastic沉积物来源的重要性,建议在潘帕斯草原地区黄土主要不是依靠glaciogenic淤泥。潘帕斯草原的识别最重要的源区粉尘在南极冰芯中发现(Basile et al ., 1997)也符合COHMAP模拟该地区的干燥机在LGM (Markgraf et al ., 1993;韦伯et al ., 1993 b)。细粒度的黄土运输从草原到南极洲也同意模拟马浩德et al。(1999)表明,这部分南美尘源是一个重要的地区。
相比之下,丰富的黄土沉积的原因在LGM和末冰河时期在北美地区因地区而异。密苏里河以东,冻结成冰的主要流域的上游,Laurentide冰盖生成丰富silt-sized材料进行主要沉积山谷。黄土沉积的时机表明冰离开后不久的源头主要流域南部,黄土沉积停止(孩子们,1983)。支持这个概念的研究Frye et al .(1968),麦凯(1979),和Grimley et al。(1998),显示黄土组成之间的联系和各种冰叶,正如前面所讨论的。这些观察表明,黄土沉积在LGM大部分原因是该地区是一个supply-dominated系统。尘埃马浩德et al .(1999)模型不会显示该地区南Laurentide冰盖作为重要的LGM尘源,尽管他们的模型并不占非凡的沉积物供应由于冰川融水。
同样,美国西北部不是模拟期间作为主要黄土源(Ma-howald et al ., 1999),尽管大量的黄土沉积发现在爱达荷州和华盛顿(1991年以前)。然而,如前所述,风成夹带的泥沙在这个区域是一个特定的函数沉积物供给,即平潮的存款冰前的湖米苏拉爆发洪水。因此,黄土沉积是一个函数的短暂的,supply-dominated系统和主要不是强风或缺乏植被的函数(尽管这些因素可以提高淤泥夹带)。此外,该地区黄土沉积发生在晚冰期和全新世时期,而不是主要LGM期间。
另一方面,北美地区没有立即毗邻冻结成冰的地形在大平原,有厚的LGM黄土沉积的大陆。如前所述,同位素研究Aleinikoff et al。(1998年,1999年)表明,黄土在这个地区大多nonglacio-genic来源。因此,COHMAP后来气候模型(COHMAP成员,19raybet雷竞技最新88;汤普森et al ., 1993;Kutzbach et al ., 1993年,1998年;Bartlein et al ., 1998),模拟寒冷、干燥、多风的条件在这个地区黄土记录吻合较好。在大草原植被不是丰富的目前和可能更稀疏的冷,LGM的干燥条件。缺乏植被可能是最重要的因素之一,允许该地区沉积物en-trainment完整的冰川时期。然而,马霍瓦尔德et al。(1999)模拟并不表明有明显的灰尘在LGM大平原地区的来源。
之间存在着重大分歧COHMAP LGM循环建模的研究和黄土北美的记录。COHMAP后来模拟(COHMAP成员,1988;Kutzbach et al ., 1993年,1998年;Bartlein et al ., 1998)表明,生成的Laurentide冰盖冰川反气旋会产生来自东北的风在南部地区的冰盖。相比之下,保存完好的LGM黄土paleowind midcontinental北美的记录(图7)表明西风或完整的冰川时期向西北的风(mu和贝蒂,2000)。如果一个来自东北的风带的存在,然后黄土分布格局前面所述表明它非常有限的地理范围和可能影响冰盖附近只有一个狭窄的区域。另一种解释是,黄土沉积发生在短,异常强烈的向西北的风,很少发生,但运输沉积物(mu和贝蒂,2000)。
在美国西北部,还有一个明显的分歧LGM paleowinds de扯下黄土记录和COHMAP模拟。与midcontinent一样,LGM paleowinds unglaciated部分美国西北部的模拟COHMAP东风或向东北,在这种情况下,由于冰川反气旋环流Laurentide和科迪勒拉山系冰盖(COHMAP成员,1988;Kutzbach et al ., 1993年,1998年;Bartlein et al ., 1998)。根据爱达荷州东部黄土厚度和粒径趋势,西风或向西北paleowinds可以推断(图17)和与模型模拟相冲突。
相比之下,海洋和陆地记录的硅藻提供一个独立和新方法来推断LGM paleowinds在美国西北部。Sancetta et al。(1992)研究了沉积物,花粉、和硅藻在核心俄勒冈南部海岸120公里(图17),回到ca的记录。30000 14 c安塞间隔从ca。25日,00011年,000年安塞(但不是在全新世),他们丰富的灭绝硅藻报道,只出现在上新世湖泊沉积物发现在室内俄勒冈州和爱达荷州加利福尼亚和西南部也(布拉德伯里,1982,1992)。尽管河流运输方式不能完全排除,风成成因是更有可能的是,基于某些第四纪类群的缺乏,也会预期如果流的主要手段上新世硅藻是海洋。这一发现意味着至少偶尔东风paleowinds在美国西北部ca。25000 - 11000年间安塞Sancetta et al。(1992)表明,冬季是最可能的时间,伊斯特利运输可能会发生东风不需要一直不变。然而,他们指出,他们的研究结果支持冰原反气旋的概念,作为建模然后Kutzbach和Guetter (1986)。也许东风,diatom-bearing LGM期间,反映了冬季风条件和西风,loess-bearing夏天反映风条件。这个有趣的可能性需要用额外的黄土和彻底调查更多的异国情调的硅藻的研究。
减少分歧建模循环和黄土和阿根廷的潘帕斯草原地区风成砂纪录。COHMAP结果(Kutzbach et al ., 1993)表明,在完整的冰川南部萨默斯(1月),表面风是西风,同意与西南paleowind合理数据来自黄土与风成砂研究被萨拉特和布拉西(1993)。
末冰河时期,进入全新世(ca。12000 - 9000年14 c安塞),福尔曼et al。(1995)建议北美midcontinent经验丰富的小风的活动。他们提出了一个模型在墨西哥湾(由冰川融水冷却)和大陆内部(升温较高的夏季日晒)更mon-soonal流产生的空气从墨西哥湾的内部。因为墨西哥湾midcontinental北美的主要水分来源,他们推测,这应该是一个相对较高的沉淀和小风的活动和引用支持来自科罗拉多州东部部分研究的证据。这个模型有吸引力,但是有许多例子从该地区不支持它。内布拉斯加州风成的活动沙丘被推断是重要的在这个时候,足以构建沙丘,使流域(鲁普et al ., 1995;梅森et al ., 1997;mu et al ., 2000)。此外,最大限制放射性碳时代表明,一些最大的沙丘barchanoid岭内布拉斯加砂山(看到Swinehart, 1990)可能是建立在这个时候(Swinehart Diffendal, 1990)。高地平原南部,霍利迪特征明显(2000)多次编译和保存完好部分表明,福尔松的时期,发生在这个后期冰川间隔,是一个重要的风成沙运动的时间。
12.11.3。情理之中:全新世
南美,一些工人在潘帕斯草原地区风成沉积研究注意早中期全新世时期似乎是土壤形成的时期,而不是风的活动(萨拉特和Flegenheimer, 1991;Krohling Iriondo, 1999;Krohling, 1999)。因此,这些工人推断出一个温暖,但潮湿的,在这个时间。花粉数据为该地区似乎也暗示一个温暖,潮湿的时期(普列托,1996)。动物区系的数据表明,早期从ca mid-Holocene。9000 - 7000年安塞相对干燥(普拉多和吸纳1999;Tonni et al ., 1999)。然而,这些后者工人也推断出ca之间较为湿润的时期。7500年和5000年安塞COHMAP模型结果表明,这部分南美可能是温暖的,但是干燥,mid-Holocene期间,抑制季风(Markgraf, 1993 b)。更多的花粉,动物物种,风成很好控制了年龄的研究可能是之前有必要清楚出现mid-Holocene的潘帕斯草原地区。
几个工人(萨拉特和布拉西,1993;Iriondo、1997、1999;Krohling Iriondo, 1999)推断干燥机内潘帕斯草原地区的全新世晚期,尽管不像在LGM干燥。黄土沉积和沙丘的形成都是记录的部分草原地区,有可能是众多,短暂的相对干燥的条件。这个解释是同意花粉(普列托,1996)
主要和动物区系的数据,这表明一个潮湿的全新世晚期被干旱阶段(普拉多和吸纳,1999)。
在北美,有限的证据mid-Holocene风成活动。大平原的Bignell黄土沉积可能是这个时候(派伊et al ., 1995;真理正义之神和约翰逊1996;约翰逊和开松机,2000;梅森和Kuzila, 2000),在大平原地区风成沙在哪里活动,如内布拉斯加州(鲁普et al ., 1995),科罗拉多(福尔曼和真理正义之神,1990;福尔曼et al ., 1995),和德州(霍利迪,1995 a, b)。这些时期的风成沙的运动与花粉数据相一致,表明至少部分midcontinent相对温暖和干燥在mid-Holocene(韦伯et al ., 1993;Fred-lund, 1995;贝克et al ., 1998)。Mid-Holocene风成活动也符合COHMAP重建一个相对温暖干燥midcontinental北美(Kutzbach et al ., 1993人,1998; Thompson et al., 1993; Webb et al., 1993b; Bartlein et al., 1998). However, there is some disagreement with COHMAP models of overall moisture balance and the eolian record in the Southern High Plains of Texas and New Mexico. The COHMAP simulations suggest positive moisture balances for both summer and on an annual basis ca. 6000 B.P. (Thompson et al., 1993), perhaps due to an enhanced monsoon that affected the southern Great Plains but not the central and northern Great Plains.Packrat垃圾箱数据来自新墨西哥州南部,南部大平原的西部,也表明湿润的条件在9000年和6000年安塞(汤普森et al ., 1993)。相比之下,风成南部大平原的记录表明,此时有一个消极的水分平衡(霍利迪,1995 a, b)。
之间有很好的协议,然而,风成记录,植被记录(主要来自packrat堆肥数据),和模型模拟在mid-Holocene科罗拉多高原地区。地貌、地层和土壤资料井et al .(1990)建议在mid-Holocene几乎没有风的活动,和这个结论同意与植被记录意味着比现在更积极的水分平衡(汤普森et al ., 1993)。最新的气候模型实验对这raybet雷竞技最新一时期美国西南部(Bartlein et al ., 1998)也建议更强季风流和更积极的水分平衡。
晚全新世风成活动有充分的证据在大平原的所有部分,从德克萨斯到加拿大南部草原省份。全新世eo-lian活动非常广泛,很可能多风成砂活跃在mid-Holocene重新改编,这或许可以解释为什么mid-Holocene沙运动是稀疏的记录。此外,许多地方显示地层晚全新世风成的多个事件活动的证据,表明交替时期的相对干燥和潮湿的条件。独立晚全新世古气候数据大多局限于大raybet雷竞技最新平原北部,那里有丰富的湖泊硅藻的记录,介形亚纲动物,花粉(例如,Fritz et al ., 1991人,1994;Laird et al ., 1996)。尽管限制交友风成沉积物排除精确时间短的干旱期,湖泊记录表明有许多交替相对干燥和湿润的时期在全新世晚期。Eo-lian砂是活跃在全新世晚期的科罗拉多高原(井et al ., 1990;斯托克斯和品种,1993)。方向的全新世晚期沙丘在大平原和科罗拉多高原地区表明dune-forming风非常类似于现代风(无花果。6、14和15)。这个观察表明,沙丘活化在这些地区可以发生在气候制度,类似于现代的气候循环模式。raybet雷竞技最新
12.11.4。高纬度地区
阿拉斯加和加拿大相邻地区的黄土记录已被用于解释古气候以多种方式。raybet雷竞技最新传统的解释是,厚的黄土沉积代表冰川时期,在北美midcontinent (Pewe, 1975)。然而,附近的费尔班克斯,一些全新世黄土沉积物具有良好的放射性碳控制厚或厚比LGM黄土沉积。毫无疑问,冰川被更广泛的在阿拉斯加和加拿大的西北部(Pewe, 1975),并很可能更多glaciogenic淤泥相比当时生产现在。然而,相对厚的全新世黄土相比去年冰川黄土可能导致植被的黄土沉积的时间。自全新世早期,一个北方森林在阿拉斯加内陆,而在完整的冰川期间,草苔原是占主导地位的植被(蒸机和布鲁巴克,1985)。北方森林可能是更有效的陷阱的机载沉积物和苔原植被相比,即使整体glaciogenic淤泥生产完整的冰川时期更大(1988年生,1991)。如果这个假设是正确的,那么必须采取极端的保健在解释阿拉斯加黄土地层学paleocli-matic记录。
生(1990、1991),产生和霍金斯(1989),招致et al。(1990)使用在阿拉斯加loess-paleosol磁化率变化的序列来推断冰川间冰期晚第四纪风变化的优势。在阿拉斯加Loess-paleosol序列类似于那些在中国黄土沉积和成土作用发生在两个冰期和间冰期和竞争的过程。在这个模型中,黄土沉积率超过pedogen-esis冰川时期的利率和反向间冰期时期发生。因此,虽然古土壤可能代表放缓的黄土沉积、颗粒还添加到成为cumulic土壤表面。产生和同事进一步认为,较低的沉积率,应该降低风的优势;因此,意味着应该细粒度、重矿物含量应该更低。利用磁化率作为代表重矿物含量(因此风力强度),他们在劳动部首次证明值高(假设代表冰川或亚冰期的时期)和较低的古土壤(假定代表间冰期或间冰段)。这些观察表明,风还强在上次冰河时代相比,全新世。
还有许多有待了解了paleocli-matic阿拉斯加黄土的重要性。在阿拉斯加黄土源领域并不完善,也不是的黄土沉积量LGM期间发生。Paleo-winds LGM期间可以从黄土重建数据如果年代确定黄土序列是令人信服地与源领域通过矿物学、地球化学和同位素组成。然而,即使除了LGM期间在场的大冰川,尘源模型马浩德et al .(1999)表明,阿拉斯加内陆是一个重要的来源,与冷的花粉记录一致,干燥条件和植被稀疏景观(蒸机和布鲁巴克,1985)。
在阿拉斯加内陆、风成砂表,而不是沙丘,沉积在LGM (Lea和Waythomas, 1990)。尽管砂表的形成机制仍不完全理解,众所周知,单砂倾向于赞成沙丘砂沉积在设置有沉积物供应限制。尽管有丰富的冰水沉积LGM素材,Lea和Waythomas(1990)有效地推断沉积物供应有限,因为冰胶结,积雪,高地下水表、和植被。部分植被在薄砂层的形成是推断从脊椎动物跟踪在许多常见风成沉积在阿拉斯加(李,1996)。因此,单砂地层中可能意味着植被稀疏,permafrost-dominated景观,同意与完整的冰川气候重建基于花粉(蒸机和布鲁巴克,1985)。raybet雷竞技最新沙丘似乎主要在冰川末期或形成的
全新世时期,至少在室内和阿拉斯加南部。Lea和Waythomas(1990)假设的转变从单砂沉积到沙丘形成了,至少在某种程度上,从更深层次的季节性融化,发生在最后一个冰河时期,这将导致更大的沉积物的可用性。花粉数据反驳这种观点,表明植被在冰川后期时间会比在LGM更丰富,包括增加的量矮桦木(蒸机和Brubak-er, 1985)。然而,Lea和Waythomas(1990)推断深度的融化和沉积物补给增加冰川和全新世时期可能比大降水的影响和更丰富的植被,与沙丘的形成可能发生的结果。
在阿拉斯加北极海岸平原,不同风格的风成沉积与阿拉斯加内陆相比发生。在LGM纵向沙丘形成,而砂表形成的这些在最后一个冰河时期(卡特,1981)。然而,一些全新世金沙也工作到沙丘,纵向和抛物线类型,至少四晚全新世时期的活动(Galloway和卡特,1993,1994)。这些工人将沙丘活动的时间与neoglacial扩张的冰斗冰川布鲁克斯山脉和推断,沙丘活动导致冷却器和干燥条件。
与北美midconti-nent一样,美国的西北部,有一个冲突paleowinds推断从风成砂和model-derived paleowinds在阿拉斯加(Kutzbach et al ., 1993年,1998;Bartlein et al ., 1998)。模型结果表明,paleowinds LGM和已故的冰川时期是来自西南的居多。相比之下,沙丘方向和位置的砂体相对于可能的来源(注意协会沙丘字段主要流域图18)建议paleowinds从东北。尽管Lea和Waythomas(1990)指出,沙丘可能日期冰川末期或早全新世时期,正如前面所讨论的,砂体的位置的沙丘被派生自LGM可能没有改变,仍然意味着主要来自东北paleowinds。
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