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項目簡介： 該項目屬于地球科學的第四紀氣候環境變化方向，該方向是第四紀研究的主線和全球變化研究的重點，經歷了上世紀初的四次冰期理論、60-80年代冰期－間冰期多旋回理論、90年代興起的氣候快速變化學說。申報內容是研究群體20年來，利用我國西北季風邊緣區的黃土和湖泊沉積記錄對第四紀氣候和環境變化研究的成果。
成果包括：
1）晚第四紀氣候快速變化：黃土記錄發現末次冰期氣候存在快速變化，不僅表現在冬季風，而且也表現在夏季風的變化上；全新世氣候也存在千年尺度類似末次冰期的氣候快速變化，溫度存在較大幅度波動，季風邊緣區早全新世濕潤，而中全新世出現較強烈干旱事件；提出末次間冰期季風變化穩定，并被后來的研究證實。該研究成果對國際氣候快速變化學說的發展有重要貢獻，研究成果被廣泛引用。2）黃土高原西部黃土地層與第四紀氣候變化：獲得了黃土高原西部黃土地層和黃河階地發育的可靠年代，建立了區域標準黃土剖面，較早提出歲差驅動早更新世土壤發育和季風變化的觀點。該研究推動了我國黃土研究的發展，對國際冰期－間冰期多旋回氣候變化理論的完善作出了重要貢獻。3）干旱區末次間冰段大湖期和環境變化：發現阿拉善高原沙漠中曾廣泛發育大湖，年代在距今2-4萬年間，湖泊總面積超過2萬平方公里，當時黃土高原西部地區氣候濕潤，提出了末次冰期旋回季風氣候的變化模式，推動了我國晚第四紀環境變化的研究。
出版專著文集4部，發表論文300多篇，其中Nature雜志論文1篇，其他SCI論文100篇，主要是國際古氣候古環境領域的權威雜志，如QSR、JGR、Geology等。80篇主要論著被SCI刊物引用875次，10篇代表論文被SCI刊物他引276次，單篇論文被SCI刊物最高他引72次。成果在國際學術界有較大影響，完成人任國際第四紀聯合會工作組等主席，主持了4次國際會議，3人獲國家自然科學杰出青年基金，群體獲國家自然科學創新群體計劃，該成果曾獲國家教委科技進步一等獎。培養研究生120人，許多成為了學術骨干。
主要發現點： 該項目以理解我國西北季風邊緣區（包括甘肅中西部、青海、寧夏和內蒙西部）的晚第四紀氣候和環境變化為主線，發現點包括3個方面：
1、晚第四紀氣候快速變化：上世紀90年代，歐美投入大量資金對格陵蘭冰芯記錄的氣候變化研究取得新進展，發現末次冰期旋回內存在千年尺度的氣候大幅度氣候快速變化。研究群體利用黃土高原西部分辨率相對較高的黃土記錄和西北季風邊緣區的湖泊記錄優勢，在晚第四紀氣候快速變化方面取得重大進展，成果包括：
1.1 發現末次冰期季風氣候具有千年尺度的快速變化特征，變化幅度介于南北極之間。末次冰期冬季風和夏季風均存在類似于格陵蘭冰芯記錄到的氣候不穩定性特征。屬于自然地理學與第四紀地質學，參見代表性論文1、4。
1.2 提出末次間冰期氣候變化較為復雜，與末次冰期不同，冬、夏季風的變化相對穩定，不存在依據格陵蘭冰芯等報道的氣候不穩定性特征，并被后來的研究所證實。屬于自然地理學與第四紀地質學，參見代表性論文2。
1.3 提出季風邊緣區全新世氣候存在顯著的千年尺度干濕波動，表現出類似于末次冰期的快速變化特征。發現早全新世季風強大，而傳統認為的中全新世氣候最宜期內存在顯著干旱事件，湖泊普遍干涸，溫度也存在較大幅度變化。距今4000前后季風整體衰退，氣候變化和人類活動共同導致季風邊緣區的湖泊沙漠化。屬于自然地理學，參見代表性論文3、10。
2. 黃土高原西部黃土地層與第四紀氣候變化：上世紀60－70年代深海記錄顯示了軌道驅動的冰期－間冰期旋回變化的跡象，但因缺少大陸記錄的支持而不完善。課題組利用季風邊緣區高分辨率黃土記錄的優勢，獲得了黃土高原西部地區黃土地層的可靠年代，建立了以蘭州九洲臺為主的區域黃土標準剖面和區域黃土-古土壤序列，發現不同于我國東部標準黃土剖面的新特點，建立了最近1.5Ma氣候變化序列，開展了黃土記錄與深海記錄、南極冰芯記錄的對比研究，在國內較早地提出了軌道驅動季風氣候變化的事實，指出早更新世蘭州九洲臺黃土記錄了約2.5萬年歲差周期變化。建立了黃河上游河流階地的發育年代，提出青藏高原隆升對我國自然環境分異和長尺度氣候變化產生了重大影響。該研究發展了我國黃土研究，對國際軌道尺度多旋回氣候變化理論的完善作出了貢獻。屬于第四紀地質學，參見代表性論文5、6、8。
3. 干旱區末次冰期間冰段大湖期與環境變化：發現我國阿拉善高原現代十分干旱的騰格里沙漠、巴丹吉林沙漠等夏季風邊緣區曾經存在巨大古湖泊，C-14年齡為距今年2-4萬年間，并存在多次波動。發現末次冰期旋回季風氣候的組合特征，指出末次冰期間冰段氣候為冷濕組合，當時黃土高原西部地區針葉林植被發育，較早提出了末次冰期旋回季風的變化模式。屬于自然地理學，參見代表性論文7、9。
主要完成人：
1. 陳發虎
系統開展了黃土高原西部地區黃土地層與氣候記錄的研究，建立了區域黃土剖面和黃土－古土壤序列;提出末次冰期冬夏季風均存在千年尺度的氣候快速變化的事實，發現了末次間冰期氣候變化相對穩定；開展了全新世湖泊演化研究，發現我國季風邊緣區全新世氣候快速變化的事實。對申報書中發現點1和2有創造性貢獻。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的65％。
2. 李吉均
領導了黃土高原西部地區的黃土研究，建立了蘭州九洲臺黃土基本年齡框架，系統開展了隴西黃土高原黃土地層研究，提出軌道因素驅動季風氣候變化的思想；首次將末次冰期旋回的黃土記錄與南極冰芯記錄對比，提出了末次冰期旋回季風氣候的變化模式和青藏高原高原隆升的環境效應。對申報書中發現點1和3有創造性貢獻。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的55％。
3. 張虎才
揭示了中國西北季風邊緣的沙漠區末次冰期間冰段存在“大湖期”的地質事實；利用穩定同位素、地球化學、孢粉等研究方法，提出全新世溫度存在百年尺度的較大幅度波動。對申報書中1.3和3有創造性貢獻，本人在該項研究中的工作量占本人工作量的60％。
4. 方小敏
根據蘭州地區馬蘭黃土環境磁學記錄和土壤發育程度，提出末次冰期夏季風存在不穩定性；開展了黃河及其支流階地上的黃土地層及其年代學研究。對申報書中發現點2有創造性貢獻，對發現點1有重要貢獻。本人在該項研究中的工作量占本人工作量的30％。
5. 潘保田
系統開展了黃河上游段的發育歷史及氣候－構造耦合關系的研究，開展了河湟谷地河流階地之上黃土地層的形成年代和騰格里沙漠邊緣黃土氣候記錄研究。對申報書中發現點1有創造性貢獻，本人在該項研究中的工作量占本人工作量的40％。
10篇代表性論文：
1. High resolution multi-proxy climate records from Chinese loess: evidence for rapid climatic changes over the last 75 kyr. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology
2. East Asian monsoon variations during Oxygen Isotope Stage 5: evidence from the northwestern margin of the Chinese loess plateau. Quaternary Science Reviews
3. Abrupt Holocene changes of the Asian monsoon at millennial- and centennial-scales: Evidence from lake sediment document in Minqin Basin, NW China. Chinese Science Bulletin
4. Asian summer monsoon instability during the past 60,000 years: magnetic susceptibility and pedogenic evidence from the western Chinese loess plateau. Earth and Planetary Science Letters
5. The age and palaeoclimatic implications of the loess of Lanzhou, north China. Nature
6. The environmental-effects of the uplift of the Qinghai-Xizang Plateau. Quaternary Science Reviews
7. Late Quaternary monsoon patterns on the loess plateau of China. Earth Surface Processes and Landforms
8. A 900 ky record of strath terrace formation during glacial-Interglacial transitions in northwest China. Geology
9. Lake level and climate changes between 42,000 and 18,000 C-14 yr BP in theTengger Desert, Northwestern China. Quaternary Research
10. A Holocene climatic record from arid northwestern China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology
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