过去2万年以来气候变化的影响与人类适应

郭正堂1 任小波2 吕厚远1 高 星3 刘 武3 吴海斌1 张春霞1 张健平11 中国科学院地质与地球物理研究所 北京 1000292 中国科学院重大科技任务局 北京 100864

3 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 北京 100044

摘要 在当前全球气候变化背景下，中科院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”之“影响与适应任务群”主要以全新世大暖期为“相似型”，研究全球平均增温约 1o C —2o C 情形下的我国环境格局及其对陆地生态系统的可能影响，为人类适应提供自然背景及参照；探讨过去不同气候环境背景下人类的适应方式，揭示人类适应气候变化的规律和模式，为未来人类如何适应气候变化提供启示。通过近 5 年的工作，在自然背景研究方面，揭示出目前的全球增温有自然变暖的周期背景，且不同尺度的增温总体有利于我国季风区降水增加，导致森林面积扩大，我国北方沙漠区收缩，陆地生态系统碳储量增加。在人类起源与适应研究方面，获得了东亚地区现代人起源和迁徙的新证据，揭示出过去的气候变暖促进了农作物的栽培与驯化。8 ka BP —6 ka BP ，稻作和旱作农业在空间上显著扩展，农业技术的进步促使史前人类在青藏高原大规模定居。一般情况下，过去寒冷的气候条件限制了人口发展，而相对暖湿的气候有利于人口的增加和文化的发展。研究同时显示，近70年来我国海岸带陆地面积由于人类活动加剧而增加近 14 200 km 2。未来工作应加强高分辨率气候变化历史的定量重建，加强气候-环境-人类活动相互作用的机制等研究。关键词 全新世大暖期，环境格局，人类活动

DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2016.01.016

1 研究背景

在 CO 2 浓度持续增加的背景下，全球气候变化问题已受到世界各国政府、科学界和社会公众的广泛关注。它可能引发的一系列生态环境后果、温室气体减排压力和利益冲突等，

*资助项目:中科院战略性先导科技专项项目（XDA0512 0000、XDA05130000）修改稿收到日期：2015年12月25日

过去2万年以来气候变化的

影响与人类适应

——中国科学院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及

相关问题”之影响与适应任务群研究进展

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中国科学院战略性先导科技专项进展

Progress on CAS Strategic Priority Research Program

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院刊均有可能对人类社会的可持续发展构成威胁。世界各国政府对此高度重视，投入空前的力量开展应对全球气候变化与人类影响和适应研究。

在应对全球气候变化面临的一系列核心科学问题中，理解气候变化的机制、准确评价气候变化的影响，是趋利避害、采取应对措施的科学基础。由于人类目前只掌握 100 多年的器测记录，难以捕获气候系统的全部变率；对气候变化因素和机制的全面理解，需研究更长时间尺度的气候变化历史。评估气候变化的后果，关键之一是理解全球温度变化和 CO 2 浓度变化对生态环境的影响；了解过去生态系统和环境要素对气候变化的响应，可为理解未来的变化提供真实参照。

约2万年以来，全球气候经历了从末次冰盛期到全新世大暖期的大幅度增温和后续的总体降温趋势。大气温室气体浓度也经历了较大幅度的波动。在这个大背景下，人类社会先后经历了原始采集、渔猎、农业经济的发展模式，促进了人类社会物质-精神文明发展的进程。这些发生在地质历史时期的气候环境变化、影响与适应过程，无疑为深入理解气候变化的机制，揭示不同速率和幅度的气候变化对生态环境的影响提供了理想的研究场景，亦可为研究人类对未来气候变化的适应提供历史借鉴。

2011 年中科院启动实施的“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”战略性先导科技专项中“影响与适应任务群”（以下简称“任务群”），包含“大暖期环境格局”和“气候变化背景下人类适应方式” 2 个项目。前者以全新世大暖期为“相似型”，研究过去全球平均温度增加约 1o C —2o C 情形下我国环境格局及其对陆地生态系统的可能影响，为人类适应研究提供自然环境背景及参照，后者通过对不同气候环境背景下人类演化和适应方式的研究，探讨人类适应气候变化的规律和模式，为未来人类如何适应气候变化提供启示。

任务群执行 5 年来，基于对多种高精度地质-生物记录和人类遗存的分析，在全球温度变化对东亚季风气候变化的影响和机制、生态环境格局变化历史、人类演化

与农业起源等方面取得一批新成果，对气候变化影响评估具有重要参考价值。

2 任务群的研究目标和研究内容

2.1 研究目标

大暖期环境格局研究总体目标。通过对全国尺度的、不同地质记录的研究，结合数值模拟：（1）重建全新世中期（6±0.5 ka BP ，全球温度最高的时期）我国的植被、沙漠、冻土、海岸线和水热格局；在地质记录允许的区域，重建末次盛冰期（21±2 ka BP ，全球温度最低的时期）包含上述要素的环境格局。（2）揭示快速增温过程对生物多样性的影响；比较植物、湖泊代表性水生生物、黄土区有特色的陆生软体动物和小哺乳动物在盛冰期和大暖期的多样性特征。（3）估算上述两个时期我国陆地生态系统碳密度和碳储量及空间变化。（4）评估全球增温 1o C —2o C 对我国环境格局的影响和该场景下我国陆地生态系统的碳汇潜力。

气候变化背景下人类适应方式研究总体目标。（1）针对中国现代人起源提出有说服力的理论观点和证据。（2）揭示中国旱作-稻作农业起源、驯化、传播的时间、空间过程。（3）揭示现代人演化-迁移、农业起源和传播与气候变化-文化发展的关系。（4）揭示中国百年来气候变化和人类技术进步对典型区域农、牧、渔业生产发展的影响，评估未来50年气候变化不同场景下的适应对策。2.2 研究内容

大暖期环境格局研究。以 6 000 年前的大暖期为主、21 000 年前的冰盛期为辅，在集成原有数据的基础上：（1）在数据空白和薄弱区新增约 40 个沉积记录点位，通过孢粉分析、高精度年代测定和植被群区化研究，绘制全国古植被图，研究不同速率的增温/降温过程中植物多样性的变化；通过有机和无机碳同位素分析绘制 C3/C4 植物比例等值线图。（2）依据孢粉和同位素证据、转换函数和植被反演模型手段实现古气候参数定量估算，绘制温度、降水等值线图。（3）基于相关沉积序列