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宁绍平原中全新世火历史与影响因素研究

第四纪研究 2024年第1期44卷 84-99页

作者：周锦清马春梅刘泽雨王冰翎李珍黄振辉胡竹君周斌杨青王永磊孙国平郑洪波南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 南京大学地球科学与工程学院表生地球化学教育部重点实验室江苏南京210023 云南大学地球系统科学研究中心云南昆明650504 浙江省考古研究所浙江杭州310014

宁绍平原是研究全新世火事件、气候环境以及人类活动之间复杂关系的理想场所。本研究选取宁绍平原田螺山遗址(30°01′20″N,121°22′38″E)和井头山遗址(30°01′28.45″N,121°21′40.69″E)两钻孔(长度分别为18.17 m和19.8 m)进行... 详细信息

宁绍平原是研究全新世火事件、气候环境以及人类活动之间复杂关系的理想场所。本研究选取宁绍平原田螺山遗址(30°01′20″N,121°22′38″E)和井头山遗址(30°01′28.45″N,121°21′40.69″E)两钻孔(长度分别为18.17 m和19.8 m)进行炭屑分析,并结合孢粉记录,旨在研究宁绍平原中全新世(9000~5700 cal.a B.P.)火历史、气候环境变化与人类活动的变化规律。结果表明:1)2个钻孔炭屑浓度在早中全新世都很低,田螺山钻孔100μm(粗粒)这3种粒径的炭屑浓度均为钻孔最低值,反映当时火事件发生频率低;此时正值全新世大暖期,亚洲夏季风强劲,降水丰沛,孢粉记录也显示此时的植被类型为亚热带阔叶林,温暖湿润的气候不利于火事件发生。2)随着研究区水文环境的稳定,人类被丰富的资源吸引前来定居,人类活动的加强可能导致火事件频发,炭屑浓度升高。7900 cal.a B.P.左右,随着海平面上升速度减缓,人类先民选择井头山区域定居,并开始了早期稻作农业的尝试,炭屑浓度随着人类在此定居出现了高值。在7000 cal.a B.P.之后,研究区淡水湿地广泛分布,河姆渡文化兴起,炭屑浓度再次上升。田螺山钻孔炭屑浓度在6300 cal.a B.P.左右出现最大值,但此时研究区环境尚未稳定,仍会受到海水影响,7000~6000 cal.a B.P.期间田螺山钻孔炭屑浓度多次出现低值都与海水入侵有关;5900 cal.a B.P.之后研究区完全成陆,稻作农业也开始了蓬勃发展,炭屑浓度也出现了明显上升。本研究探讨了中全新世宁绍平原火事件、气候环境以及人类活动之间的相互关系,揭示了气候与人类活动对该区域火事件的影响,为该区域的相关研究提供了一个新的视角。

关键词：炭屑火历史宁绍平原人类活动环境变化中全新世

云南洱海炭屑记录揭示的近千年来古火演化历史

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第四纪研究 2024年第1期44卷 158-173页

作者：贾宝岩肖霞云迟长婷中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049

中国云南地区是森林火灾多发的典型区域,了解该地区近千年来古火灾的演化历史及其驱动机制对于未来区域森林火灾的防护与治理以及生物多样性的保护具有重要的科学意义。本研究以滇西北地区洱海湖泊的3个沉积岩芯(EHB1岩芯,58.5 cm;EHN1... 详细信息

中国云南地区是森林火灾多发的典型区域,了解该地区近千年来古火灾的演化历史及其驱动机制对于未来区域森林火灾的防护与治理以及生物多样性的保护具有重要的科学意义。本研究以滇西北地区洱海湖泊的3个沉积岩芯(EHB1岩芯,58.5 cm;EHN1岩芯,78.5 cm;EHB2岩芯,80 cm)为研究对象,通过对沉积物中高分辨率炭屑记录的分析,基于^(210)Pb/^(137)Cs和加速器质谱法(AMS)^(14)C测年技术建立的年代序列,重建了洱海地区近千年来的古火演化历史。研究结果表明,基于洱海湖泊沉积岩芯上部大炭屑指标重建的火事件与现代森林火灾记载资料的对比,确定了大炭屑指标反映湖泊周围约10 km范围即大理市的古火活动情况,验证了炭屑记录在重建古火灾活动方面的可靠性。古火历史的重建结果显示近千年来洱海地区共发生20次火事件,其主要集中在1200~1350 A.D.期间和1540~2000 A.D.期间;近千年来,洱海地区古火活动的强度整体上呈现先降后升的趋势,其中火事件的发生频率及其强度在近100年均达到千年来的最高值,分别对应10次/300年和652.4粒/cm~2/peak。炭屑记录和古火活动与区域高分辨率气候记录、植被状况以及人口历史资料的相关分析、冗余分析(RDA)和对比分析结果表明,大理州人口变化是洱海地区近千年来古火活动最重要的驱动因子,其次为区域降雨量和植被类型,温度和植物量则对区域古火活动的影响较小。

关键词：炭屑火历史气候变化人类活动湖泊沉积滇西北

滇西北不同海拔黑碳记录的中晚全新世火历史及其影响因素研究

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滇西北不同海拔黑碳记录的中晚全新世火历史及其影响因素研究

作者：鲁轶文兰州大学

学位级别：硕士

火是一种十分重要的地表过程,对陆地生态系统和人类社会发展有着重要的影响。火活动的发生与气候、植被及人类活动有着密切的联系,对过去的火历史进行重建,可以加深对古火历史演变过程的认识,有助于理解其发生机制和影响因素。在自然环... 详细信息

火是一种十分重要的地表过程,对陆地生态系统和人类社会发展有着重要的影响。火活动的发生与气候、植被及人类活动有着密切的联系,对过去的火历史进行重建,可以加深对古火历史演变过程的认识,有助于理解其发生机制和影响因素。在自然环境中存在多种代用指标可以用来重建火历史,包括树轮火疤、炭屑、黑碳、多环芳烃、左旋葡聚糖等。目前,全球不同地区已开展了大量火历史重建的研究,对认识全新世火历史及古火活动的影响因素有着重要的价值。然而,不同代用指标的研究也存在一些局限,如:树轮火疤一般反映森林的火灾历史;多环芳烃在自然界中来源与降解机制复杂,存在多解性;左旋葡聚糖是特定物质燃烧的产物。受此影响,不同代用指标之间的可对比性有所降低。相对而言,采用热光反射法(Thermal/Optical Reflectance,TOR)分析沉积物中的黑碳有较高的效率,且可区分焦炭和烟炱这两种组分,它们可分别记录局地和区域性的火灾活动信息,为不同古火记录之间的对比提供了良好的基础。滇西北地处南亚季风区,该地区人类活动历史悠久,海拔差异显著,植被空间分异明显,开展火历史及其影响因素的研究有着重要的意义。此前,基于沉积物炭屑的研究对了解云南地区火历史及其影响因素起到了关键作用,但这些记录多集中于低海拔地区,且不同区域重建的火历史存在较大的差异。因此,滇西北地区不同海拔和空间尺度火历史的时空模式及其影响因素,仍是需要深入研究的问题。针对以上问题,在滇西北地区选择了三个海拔差异较为明显的湖泊,分别为扎娜(4634 m a.s.l)、格贡错(4214 m a.s.l)和剑湖(2202 m a.s.l),采用热光反射法对湖泊岩芯中的黑碳、焦炭及烟炱含量进行了测试。共计分析465个样品,每个样品测试得到黑碳、焦炭及烟炱的数据,共获得1395个数据。通过对黑碳数据的分析,重建了滇西北地区全新世中晚期的火历史,结合古气候、古环境、考古和文献记录等资料,探讨了滇西北地区火历史与气候、植被、海拔以及人类活动的关系。主要结论概括如下:(1)扎娜岩芯黑碳沉积通量揭示的古火活动在～8500-7000 a BP(“a BP”表示距今(公元1950年)年代)显著下降,～7000 a BP以来一直保持在较低水平并存在一定的下降趋势。格贡错岩芯黑碳沉积通量揭示的古火活动在～3550-1700 a BP和～1350-250 a BP保持在低水平,在～1700-1350 a BP有所增加,～250a BP以来显著上升。剑湖黑碳沉积通量揭示的古火活动在～1300-520 a BP处于较高水平,在～520-100 a BP则较低,近百年来存在一定的上升趋势。(2)～3600 a BP以来,扎娜岩芯总体呈现较稳定、波动小的状态,而格贡错岩芯的黑碳通量则有明显的波动。～1300 a BP以来,格贡错岩芯和剑湖岩芯的黑碳沉积通量变化趋势差异明显,尤其是～920-520 a BP和～100 a BP以来这两个时段,格贡错和剑湖岩芯的黑碳沉积通量变化存在较大的差异。(3)扎娜、格贡错与剑湖岩芯的黑碳沉积通量在数值上存在数量级的差异,很可能是不同海拔(垂直带)植物类型差异导致的可燃物总量不同引起的。(4)全新世中晚期以来,滇西北地区不同海拔的火历史空间差异主要受到植被量的影响,气候变化和人类活动主要通过改变植被影响古火活动。不同区域的火历史影响模式存在一定区别。本工作的学术价值主要体现在两个方面:一是获得了滇西北不同海拔区域的湖相沉积中的黑碳浓度及沉积通量数据,为认识滇西北火历史提供了重要的一手资料;二是提出该地区垂直带植被状况是导致不同海拔区域古火活动存在显著差异的主导因素,气候变化和人类活动的影响有限,且在不同区域的影响有较明显的区别。

关键词：滇西北地区中晚全新世火历史黑碳海拔植被气候变化人类活动

基于3种不同类型的炭屑数据定量重建大兴安岭火历史的结果对比

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第四纪研究 2015年第4期35卷 960-966页

作者：徐鑫李宜垠北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

如何根据沉积物中的炭屑记录准确重建火历史是当前古火研究的热点.在古火研究中,大于125μm的大炭屑和小于125μm的微炭屑是最常用的炭屑数据.本文根据大兴安岭以北的漠河县图强泥炭剖面（TQ）的微炭屑面积浓度（AC）、微炭屑颗粒浓度（... 详细信息

如何根据沉积物中的炭屑记录准确重建火历史是当前古火研究的热点.在古火研究中,大于125μm的大炭屑和小于125μm的微炭屑是最常用的炭屑数据.本文根据大兴安岭以北的漠河县图强泥炭剖面（TQ）的微炭屑面积浓度（AC）、微炭屑颗粒浓度（MiN）和大炭屑颗粒浓度（MaN）这3种不同类型的炭屑数据并利用目前国际上使用比较广泛的CharAnalysis模型定量重建了该地区的火历史.研究结果表明,同一沉积剖面不同类型的炭屑数据所重建的火历史总体规律基本一致,均表现出在距今1690年以来着火次数为12～14次;火事件间隔期变化均较为平缓,单次火事件的平均间隔期为81～124年;火事件发生频率经历了先上升后下降再上升的变化趋势,平均频率为3.5～4.1次/500年.但3种不同类型的炭屑数据重建火事件的次数、频率和间隔期之间仍有一些差异.这种差异可能是由于炭屑破碎程度不同所致.

关键词：炭屑大兴安岭火历史

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过去5万年来珠江流域火历史的南海沉积记录

海洋地质与第四纪地质 2017年第3期37卷 47-57页

作者：裴文强万世明谭扬瞿成利殷学博李安春中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049 中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003

黑碳作为燃烧产生的一种独特颗粒态含碳物质,广泛存在于土壤、沉积物、大气乃至极地冰雪中,因其物理化学性质高度稳定而常被用来恢复其源区火的历史。南海西北部陆架K6-2孔岩心沉积物的黏土矿物和常微量元素组成分析表明,其细粒级陆源... 详细信息

黑碳作为燃烧产生的一种独特颗粒态含碳物质,广泛存在于土壤、沉积物、大气乃至极地冰雪中,因其物理化学性质高度稳定而常被用来恢复其源区火的历史。南海西北部陆架K6-2孔岩心沉积物的黏土矿物和常微量元素组成分析表明,其细粒级陆源组分主要来自珠江,推测由广东沿岸流携带而来,从而岩心黑碳含量可以用来重建珠江流域火的演化历史。结果表明:(1)约47~27kaBP,该时期火活动较频繁,但约35kaBP之后有降低趋势;(2)约13~6kaBP:火活动逐渐增多,尤其在11~6kaBP火活动十分频繁;(3)约6~4kaBP,火活动强度整体较之前减弱。与温度、降水等气候指标对比发现,末次冰期以来珠江流域火活动强度明显受气候控制,即在温暖时期火发生较频繁,反之则较弱。进一步分析认为,升温是促进该地区火发生的主要因素,而降水的增多则可能对火起抑制作用。所以,在全球变暖背景下,推测珠江流域火活动将会趋于频繁。而自4kaBP以来,人类活动(毁林开荒、刀耕火种、冶炼金属、战争等)的加强可能是导致珠江流域火灾频发的主因。

关键词：物源黑碳珠江流域火历史末次冰期南海

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基于树轮火疤重建大兴安岭北部林区火历史

基于树轮火疤重建大兴安岭北部林区火历史

作者：赵致奎东北林业大学

学位级别：硕士

大兴安岭地区是我国的重要林区,又是林火多发地区。林火是森林生态系统中的重要干扰因子,对整个森林生态系统结构、功能和动态都有重要影响。寒温带针叶林在水源涵养、水土保持、维护生态平衡及生物多样性保护等方面都有着不可替代的作... 详细信息

大兴安岭地区是我国的重要林区,又是林火多发地区。林火是森林生态系统中的重要干扰因子,对整个森林生态系统结构、功能和动态都有重要影响。寒温带针叶林在水源涵养、水土保持、维护生态平衡及生物多样性保护等方面都有着不可替代的作用。近年来,频繁的森林火灾造成寒温带针叶林大面积减少。因此,重建大兴安岭寒温带针叶林火历史,掌握寒温带针叶林火灾规律已显得十分迫切。本文在大兴安岭北部满归、瓦拉干、盘古和蒙克山4个林场共采集102个火疤木圆盘,其中多数为落叶松。采集的样品中单株火疤数目最小的只有1个,最多有10个。利用树木年轮学方法建立了4个地区的落叶松火疤年表(可视化图谱),其中蒙克山林场还单独建立樟子松火疤年表。通过对比樟子松与落叶松两树种在火历史研究中的应用,发现两树种具有相似的记录历史上森林火灾发生情况的能力。满归、瓦拉干、盘古和蒙克山4个地区火灾发生的季节性规律比较一致,全部327个火疤记录中早早材火(E)所占比例最大(接近2/3),晚材火(A)、未确定火(U)和休眠季节火(D)则相对较少。利用火历史分析软件FHX2得到4个研究区域的平均火灾间隔期和轮回期分别为24.3a和32.5a,22.4a和24.8a,29.3a和28.2a,24.8a和33a。由火疤年表得到的瓦拉干、盘古和蒙克山3个地区寒温带针叶林火灾历史在50a尺度上大致分为3个历史时期：满清中期(1849年之前)、清末民国期(1850-1949)和建国后(1950年至今)。瓦拉干地区在满清中期这一时间段未出现明显的无火期,类似过渡类型地区。满归落叶松林火灾历史大致分为2个历史时期：建国前期(1744-1949)和建国后(1950年至今)。大兴安岭北部地区寒温带针叶林火灾受当地居民生产生活、人流迁移、临近民族或国家间战争和政府政策影响严重。利用复合火灾年表统计分析法得出各地区都可能在连续两年内发生森林火灾,4个地区中最大火灾间隔期分别是61a、43a、62a和80-102a,得出在人为干扰严重的情况下发生大规模高强度火灾的间隔期为60a,在人为干扰较弱的地区发生大规模高强度火灾的间隔期为80-100a。本研究为进一步探究大兴安岭地区寒温带针叶林火灾历史的时间和空间格局及其之间的联系提供了基础数据。

关键词：大兴安岭火疤树木年轮火历史

公海沉积物记录晚全新世的火历史及其与气候变化和人类活动的关系

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公海沉积物记录晚全新世的火历史及其与气候变化和人类活动的关系

作者：江鸿兰州大学

学位级别：硕士

火是生态系统演化的推进因素之一,它与气候变化和人类活动都有紧密和直接的联系。因此,对火的历史进行重建,可了解过去气候变化对火的时空分布是怎样影响的,也可以探索人类活动在其中起到了怎样的作用,这些对认知过去人地关系有重要的... 详细信息

火是生态系统演化的推进因素之一,它与气候变化和人类活动都有紧密和直接的联系。因此,对火的历史进行重建,可了解过去气候变化对火的时空分布是怎样影响的,也可以探索人类活动在其中起到了怎样的作用,这些对认知过去人地关系有重要的意义。对火的历史进行重建,常用的代用指标有碳屑、树轮火疤、碳黑、多环芳烃(PAHs)和左旋葡聚糖等。火历史的相关研究已在全球范围内开展,利用不同的代用指标,重建了从近百年到上亿年不同时间尺度的火历史,指出了气候变化对火的影响的一些规律,并能指示一些长时间尺度的人类活动的时期。但现有的火历史重建结果存在分辨率不够高、气候变化对火的影响情况尚不够明确、对人类活动的探索不够深入等问题。为深入探索并试图解决以上问题,本研究利用高山湖泊公海的沉积物,以PAHs为代用指标,重建晚全新世(2014 AD00 BC,过去2800年)的火历史。以乙腈为提取液,从公海沉积物顶部4.7 m提取PAHs,并用高效液相色谱测定其中16种环境中常见的多环芳烃的浓度,再统计计算得出晚全新世的16种多环芳烃总浓度(本文统一简称为16PAHs的浓度)和沉积通量随时间变化的曲线。将两条曲线与公海沉积速率对比,并根据多环芳烃进入公海沉积物的方式,判定16PAHs的浓度能更好地反映公海地区的火历史。16PAHs的浓度在92.03017.94ng·g之间。其中最低浓度出现在中唐时期,最高浓度为最顶层的样品,代表最近的现代。将过去2800年16PAHs的浓度的变化情况和过去夏季风强度、古温度、中国北方人口数量、经济指数的波动情况作比较,可以发现火历史与气候变化和人类活动都有一定的关联。在千年和百年尺度上,气候变化和人类活动对火的影响是协同的。通常地,气候温暖、夏季风较强时,人口数量较多,社会经济水平较高。以上的两种气候因素和两种人文因素,都能使多环芳烃沉积量增大,指示较高的火强度。改革开放后(1978 AD至今)16PAHs平均浓度为499.15 ng·g;近现代(1850978 AD)平均浓度为304.72 ng·g;小冰期(1220850 AD)为177.30 ng·g;中世纪气候异常期(910220 AD)246.85 ng·g;隋唐时期(58110 AD)181.21 ng·g;隋唐以前228.61 ng·g。在年代际尺度上,关于夏季风强度,表现为湿润时期的干事件、干旱时期的湿事件火是多发的。至于温度,夏季温度较高的年份往往会有较大的火强度,冬半年温度较高的年份火强度也较大。其中夏季风对火的影响,不同时间尺度规律是不同的,但温度对火影响,不同时间尺度的规律是相同的。火与人类活动关系方面,表现为人口较少时,人类活动对火的影响较小。随着人口数量增多,火与人类活动的相关性逐渐增大。虽然战争中的战火也会向环境排放多环芳烃,但通过火的历史重建结果来指示古代的战争事件是不可靠的。高分子量多环芳烃的浓度和人口有强的正相关关系,还可以指示不同时期的社会生产力。人口较多时,人类在野外用火不当所导致的“自然火灾”可能在古火灾中占有很大比重。

关键词：火历史多环芳烃公海古温度夏季风人类活动自然火灾人类用火

新西兰森林火历史研究对我国西南林区火管理的启示

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消防科学与技术 2024年第3期43卷 419-423页

作者：洪瑞成王劲王秋华邢付吉西南林业大学土木工程学院云南省森林灾害预警与控制重点实验室云南昆明650224 曲靖市国有海寨林场云南曲靖655000

新西兰森林火历史展示了不同阶段的森林燃烧模式,主要包括人类到达前、毛利人时期、欧洲人时期以及近代的森林燃烧模式。在森林状况和林火管理政策等因素影响下,森林火灾模式表现出不同的规律。在林火历史阶段中,新西兰的植物分布特征... 详细信息

新西兰森林火历史展示了不同阶段的森林燃烧模式,主要包括人类到达前、毛利人时期、欧洲人时期以及近代的森林燃烧模式。在森林状况和林火管理政策等因素影响下,森林火灾模式表现出不同的规律。在林火历史阶段中,新西兰的植物分布特征与我国西南林区具有一定相似性,因此,借鉴新西兰成熟的林火管理经验有利于我国西南林区火历史研究,合理把握西南林区火动态规律,为我国西南林区未来调整和修订林火管理政策和森林防火方针等提供参考。

关键词：火历史燃烧模式森林火灾新西兰西南林区

黄河下游东平湖炭屑记录的近1500年以来火演化历史

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海洋地质与第四纪地质 2024年第2期44卷 33-45页

作者：陈影影吉谚语赵琳侍晓颖杨丽伟段诗静陈诗越江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院徐州221116 中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061 湖南师范大学地理科学学院长沙410084

东平湖是黄河下游地区最大的蓄洪湖泊,其沉积物蕴藏着流域地质历史时期丰富的环境信息。本研究以东平湖沉积岩芯(DPK岩芯,161 cm)为研究对象,利用该岩芯的炭屑记录,并结合粒度、烧失量等古环境指标,重建了东平湖地区近1500年以来的古火... 详细信息

东平湖是黄河下游地区最大的蓄洪湖泊,其沉积物蕴藏着流域地质历史时期丰富的环境信息。本研究以东平湖沉积岩芯(DPK岩芯,161 cm)为研究对象,利用该岩芯的炭屑记录,并结合粒度、烧失量等古环境指标,重建了东平湖地区近1500年以来的古火演化历史,探讨了火事件与气候变化、人类活动之间的关系。研究结果表明:(1)516—1254 AD,黄河下游东平湖地区为冷干转暖湿气候,火事件较频繁,但约1000 AD之后有降低趋势;(2)1254—1922 AD,气候寒冷,旱涝交替频繁,气候变化和人类活动共同影响下导致火事件较之前明显加频加剧;(3)1922—1962 AD,气候相对暖湿,受气候变化及黄河改道影响,火事件频率显著减少且趋于稳定;(4)1962年以来,在暖干气候条件及人类活动加剧扰动的背景下,火事件明显增加,尤其是>100μm炭屑浓度急剧攀升至整个剖面的最高峰,粒度迅速粗化,表明人类活动干扰进一步加强。进一步分析认为,气候变化是促进该地区火活动的重要因素,而人类活动(如刀耕火种、毁林开荒、战争等)的加强可能是导致东平湖流域火事件频发的主因。研究结果对于未来全球变暖背景下区域森林火灾的防护与治理具有重要的科学意义,进而更好地服务于黄河流域生态保护与高质量发展国家战略。

关键词：炭屑火历史气候变化人类活动东平湖