重建新生代古气候的分析方法、系统及存储介质

技术领域

本发明属于过去全球变化分析技术领域，特别涉及利用沉积碎屑矿物的重建新生代古气候的分析方法、系统及存储介质。

背景技术

气候变化是关乎全人类生存以及全球经济可持续发展的重大问题。了解和预测未来全球气候变化趋势是人类社会的基本任务。利用沉积地层中的古气候代用指标，重建过去古气候变化过程，是了解气候变化的规律和机制，预测未来气候变化趋势的重要前提。

沉积地层中的化石、地球化学和地球物理等古气候代用指标在古气候重建中发挥了重要作用。但含化石的沉积地层层位有限，很难获得连续的古气候变化信息；地球化学和地球物理指标的测试费用高，增加了连续古气候信息的获取难度。长石和石英是陆源碎屑沉积岩中普遍存在的矿物，易获得、易鉴定，不仅可以轻松解决哑地层问题，而且耗时少、费用低，可信度高。上世纪70年代，著名沉积学家Pettijohn就提出沉积碎屑中的石英/长石比值(Q/F)在一定程度上可反映古气候的变迁。之后的诸多研究将Q/F运用在古气候重建研究中。

理论上，在物源和构造背景一定的情况下，陆源沉积岩碎屑组分的差异往往受控于与暖湿-干冷相关的风化作用的改变。然而，由于沉积矿物受多种因素的制约，如何有效提取和解译其中蕴含的古气候信息始终是一个长期困扰研究者的难题。目前，主要通过直接提取长石、石英含量以及长石/石英比值来判读古气候信息。这造成了古气候过程解读的主观倾向性或客观上的不确定性，使研究结果的自洽性存在偏差，与其他证据的吻合性较差。

所以，现有技术存在的问题及缺陷是：现有技术分析结果的自洽性和与其他证据的吻合性较差；且仅仅是长石、石英含量以及长石/石英比值原始数据的直接分析，没有清晰可行的将其应用于气候分析及气候变化预测的方法和途径；清晰可行的沉积矿物的古气候信息完整解读方法亟待明确。

基于此，本发明提供了重建新生代古气候的分析方法、系统及存储介质，以解决上述技术问题。

发明内容

为了解决上述现有的问题，本发明提供了重建新生代古气候的分析方法、系统及存储介质。

本发明提出了重建新生代古气候的分析方法，包括以下步骤：

步骤一：沉积剖面上的碎屑矿物石英、长石和岩屑的鉴定统计；

步骤二：获取沉积剖面上F/Qt和Qm/Qp的值及对应深度，获取沉积剖面上F/Qt和Qm/Qp随深度的变化曲线；

步骤三：对沉积剖面上的F/Qt和Qm/Qp值原始数据平均得到各自总平均值O

步骤四：利用Matlab软件的小波变换对F/Qt值和Qm/Qp数据进行频谱分析，获得不同尺度下的频谱图，根据F/Qt和Qm/Qp频谱图的镜像对称特征，划分出高、中、低频的变化特征，再利用小波变换计算所得频谱图进行F/Qt值和Qm/Qp值参数的阶段划分，获得高、中、低频波段上参数的阶段性特征；

步骤五：使用Savitzky-Golay法以相邻若干点为窗口对F/Qt值和Qm/Qp值原始数据进行除噪滤波，去除高频部分，获取F/Qt值和Qm/Qp值的中低频变化趋势线；

步骤六：使用CONISS函数对F/Qt值和Qm/Qp值原始数据进行时序聚类分析，根据聚类水平将沉积剖面上参数细分出不同的变化阶段，分别针对所获各阶段的F/Qt值和Qm/Qp值原始数据进行各短期阶段平均，得到二者各短期阶段的平均值S

步骤七：根据F/Qt值平均值O

步骤八：各阶段平均值与四等分界限值之间的半定量关系，明确短期阶段的显著气候特征；

步骤九：结合时频分析频波谱在尺度点A的特征，分析气候变化的中期旋回和长期旋回特征；建立沉积剖面上的气候类型，分析气候变化的规律，用于未来气候变化预测。

进一步的，F/Qt为长石/石英总量，Qm/Qp为单晶石英/多晶石英。

进一步的，O

m

n

O

m

n

进一步的，O

m

n

O

m

n

进一步的，步骤六中的时序聚类分析细化的阶段划分为若干个短期气候变化旋回。

进一步的，所述尺度点A与尺度点B的确定包括：

将中频部分出现的对称到对称性减弱的转换点作为尺度点A；

将中高频部分出现的对称性减弱到对称性复杂化的转换点作为尺度点B。

进一步的，所述CONISS函数对F/Qt和Qm/Qp原始数据进行时序聚类分析包括：

聚类划分点为G，以G值作为划分标准，将时序聚类进行分组得到划分方案N；

当划分标准是G或小于G值时，对比频谱阶段划分方案M和聚类分组方案N，N包含在M中，N是M的细化，则确定G为本次需要时序聚类分析的划分点，划分方案N为本次所需的划分结果。

进一步的，所述步骤六中气候变化类型包括：暖湿，较暖湿，半干冷，干冷四种类型。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述F/Qt和Qm/Qp数据重建古气候的分析方法的F/Qt和Qm/Qp数据重建古气候的分析系统，所述F/Qt和Qm/Qp数据重建古气候的分析系统包括：

频谱图获取模块；

频谱阶段划分方案模块；

数据单调性确定模块；

含量相对变化模块；

曲线处理模块；

气候变化模型确定模块。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述F/Qt和Qm/Qp数据重建古气候的分析方法的如下步骤：

步骤一：获取沉积剖面上不同深度采样点沉积物F/Qt和Qm/Qp及对应深度值；获取沉积剖面上F/Qt和Qm/Qp随深度的变化曲线；对沉积剖面上的F/Qt和Qm/Qp原始数据平均得到各自总平均值；利用小波变换对两组数据进行频谱分析，获得不同尺度下的频谱图；

步骤二：根据F/Qt和Qm/Qp的镜像对称分析，识别得到高、中、低频的变化特征，并确定尺度点A与尺度点B；将颜色变换位置为界限点或者颜色的最大值/最小值作为界限点，利用时频分析的频谱图尺度点B处谱值的变化进行F/Qt和Qm/Qp的阶段划分，得到频谱阶段划分方案M；

步骤三：利用CONISS函数对F/Qt和Qm/Qp原始数据进行时序聚类分析；利用Savitzky-Golay法以相邻若干点为窗口对LOI原始数据进行除噪滤波，去除高频部分，获取F/Qt和Qm/Qp的中低频变化趋势线；利用变化趋势线在划分方案N中各段的变化特征，确定各段中有机质含量和碳酸盐含量数据的单调性；

步骤四：根据干燥寒冷变为温暖潮湿为上升半旋回，温暖潮湿变为干燥寒冷为下降半旋回的原则，在划分方案N中识别短期气候半旋回；将各短期气候半旋回内的F/Qt和Qm/Qp原始数据进行分段平均，得到各短期气候半旋回的平均值，并绘制深度柱状图；

步骤五：对比F/Qt和Qm/Qp各阶段平均值与总平均值之间的对应关系，分析暖湿程度的相对变化；

步骤六：基于所述F/Qt和Qm/Qp的相对变化确定短期半旋回的气候类型；结合时频分析频波谱在尺度点A的特征，分析气候变化的中期旋回特征和长期旋回特征；建立沉积剖面上的气候类型，分析气候变化的规律；确定对应时期气候变化模型，用于预测未来气候变化趋势。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明从沉积矿物的原始数据出发，先从信号分析的角度，利用时频分析、时序分析将原始数据分成内在自洽的不同旋回，在每个旋回内部利用降噪滤波和统计学方法分析F/Qt和Qm/Qp的特征、变化规律，根据F/Qt的减小和Qm/Qp的增加与气候变暖湿相关的原理，两参数相互制约、相互印证，有效解决了沉积矿物长石、石英的古气候信息解读过程中的客观不确定性问题，获得剖面上暖湿-干冷连续变化过程，总结出沉积演化过程中的气候类型，进一步建立气候模型，为预测气候变化趋势服务，具有经济、便捷、高效、科学的优势。

本发明提供了一种分析沉积物中的F/Qt和Qm/Qp所蕴涵古环境的暖湿-干冷变化特征的方法，分析其代表的气候类型、变化规律，为促进全球变化研究，预测气候变化提供基础技术支撑。

本发明可以清楚地分析剖面上古气候代用指标相对变化的过程中的幅度和程度；可以科学地、相对简单、明了地进行气候变化阶段的划分，对分析古气候变化的规律性有很重要的作用，有助于快速进行古气候重建结果的解释，促进全球对比工作的有效开展。

本发明现今人类社会处于全球变暖、极端气候增多的气候演化阶段，突然降温，寒潮冻雨，暴雪，热浪，干旱以及反季节现象对于农牧业生产、交通运输、工业生产以及居民人身安全产生巨大的干扰和威胁。了解和预测未来全球气候变化趋势是人类社会可持续发展的基本任务，其中预测中短期气候变化是当务之急。本发明提供的F/Qt和Qm/Qp数据重建古气候的分析方法、系统，是实现将古论今的研究方法，搞清楚地质历史时期气候变化规律，能够为预测现今全球气候变化提供模型和依据。本发明的推广可以加快和补充全球气候变化模型的建立。随着全球气候变化模型的不断完善和补充，人类将能够不断提高中短期气候预测的准确性和效率，降低社会成本和减少人民的生命财产损失，从而产生极大的社会效益和商业价值。

本发明沉积碎屑中长石/石英是传统化学风化强度指标，其风化强度与气候暖湿程度正相关。石英颗粒可分为单晶石英(Qm)和多晶石英(Qp)。多晶石英经历物理风化和化学风化作用后会在一定程度上分解成单晶石英。这一过程与水介质关系密切，受气候暖湿条件的制约。本发明对数据直接进行小波变换，提取其中的古气候信息，改变了前人直接判读F/Q值易造成古气候信息解读的主观性。同时，本发明还补充了单晶石英和多晶石英(Qm/Qp)参数来辅助判读古气候信息，改善了前期古气候信息的客观不确定性问题。填补了长期以来，国内外古气候学者在沉积矿物学与古气候学交叉创新方面的空白。

本发明从沉积旋回出发，将同一个客观的沉积旋回中的F/Qt和Qm/Qp两组量放在一起综合研究，建立半定量古气候分析标准，降低了数据判读的多解性问题的出现频率，推动了沉积碎屑矿物应用于古气候研究的进程。

本发明针对连续沉积物的F/Qt和Qm/Qp数据，通过小波变换和时序CONISS聚类分析，获得不同级别的沉积旋回，根据同一沉积旋回中，外部控制因素相同的原理解决了古气候分析过程中的不确定性，同时从数据本身均值出发，解决了古气候分析过程中的主观性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1是本发明实施例提供的F/Qt和Qm/Qp数据重建古气候的分析方法原理图。

图2本发明实施例提供的依兰盆地达连河组F/Qt和Qm/Qp深度变化曲线示意图；

图3本发明实施例提供的依兰盆地达连河组F/Qt和Qm/Qp原始数据小波变换频谱图；

图4本发明实施例提供的依兰盆地达连河组F/Qt和Qm/Qp参数基于频谱图的阶段划分示意图；

图5本发明实施例提供的依兰盆地达连河组F/Qt和Qm/Qp中低频变化趋势线示意图；

图6本发明实施例提供的依兰盆地达连河组F/Qt和Qm/Qp原始数据时序聚类的阶段划分示意图；

图7本发明实施例提供的依兰盆地达连河组F/Qt和Qm/Qp原始数据时序聚类阶段的平均值深度柱状图；

图8本发明实施例提供的依兰盆地达连河组F/Qt和Qm/Qp原始数据时序聚类阶段的平均值变化曲线示意图；

图9本发明实施例提供的依兰盆地达连河组F/Qt和Qm/Qp反映的短期、中长期气候变化旋回及其特征示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例是对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参见图1所示，重建新生代古气候的分析方法，包括以下步骤：

步骤一：沉积剖面上的碎屑矿物石英、长石和岩屑的鉴定统计；

步骤二：获取沉积剖面上F/Qt和Qm/Qp的值及对应深度，获取沉积剖面上F/Qt和Qm/Qp随深度的变化曲线；

F/Qt为长石/石英总量，Qm/Qp为单晶石英/多晶石英；

步骤三：对沉积剖面上的F/Qt和Qm/Qp值原始数据平均得到各自总平均值O

O

m

n

O

m

n

进一步的，O

m

n

O

m

n

步骤四：利用Matlab软件的小波变换对F/Qt值和Qm/Qp数据进行频谱分析，获得不同尺度下的频谱图，根据F/Qt和Qm/Qp频谱图的镜像对称特征，划分出高、中、低频的变化特征，再利用小波变换计算所得频谱图进行F/Qt值和Qm/Qp值参数的阶段划分，获得高、中、低频波段上参数的阶段性特征；

步骤五：使用Savitzky-Golay法以相邻若干点为窗口对F/Qt值和Qm/Qp值原始数据进行除噪滤波，去除高频部分，获取F/Qt值和Qm/Qp值的中低频变化趋势线；

步骤六：使用CONISS函数对F/Qt值和Qm/Qp值原始数据进行时序聚类分析，根据聚类水平将沉积剖面上参数细分出不同的变化阶段，分别针对所获各阶段的F/Qt值和Qm/Qp值原始数据进行各短期阶段平均，得到二者各短期阶段的平均值S

时序聚类分析细化的阶段划分为若干个短期气候变化旋回；

所述CONISS函数对F/Qt和Qm/Qp原始数据进行时序聚类分析包括：

聚类划分点为G，以G值作为划分标准，将时序聚类进行分组得到划分方案N；

当划分标准是G或小于G值时，对比频谱阶段划分方案M和聚类分组方案N，N包含在M中，N是M的细化，则确定G为本次需要时序聚类分析的划分点，划分方案N为本次所需的划分结果。

气候变化类型包括：暖湿，较暖湿，半干冷，干冷四种类型

步骤七：根据F/Qt值平均值O

步骤八：各阶段平均值与四等分界限值之间的半定量关系，明确短期阶段的显著气候特征。

步骤九：结合时频分析频波谱在尺度点A的特征，分析气候变化的中期旋回和长期旋回特征；建立沉积剖面上的气候类型，分析气候变化的规律，用于未来气候变化预测。

所述尺度点A与尺度点B的确定包括：

将中频部分出现的对称到对称性减弱的转换点作为尺度点A；

将中高频部分出现的对称性减弱到对称性复杂化的转换点作为尺度点B。

基于沉积物F/Qt和Qm/Qp的原始数据，利用时频分析、时序分析将原始数据分为内在自洽的不同旋回，在每个旋回内部利用降噪滤波和统计学方法分析各旋回内F/Qt和Qm/Qp的特征、变化规律，同时获取连续定性到半定量的古环境特征-暖湿程度的变化过程，得到沉积剖面上的气候类型，并构建气候模型。

具体案例1：

具体案例1为中国东北依兰盆地达连河组768.45m连续高精度陆源碎屑岩沉积钻孔899.2m-708.2m为砂砾岩、含煤及油页岩段(E

具体实施步骤如下：

步骤1：获取沉积剖面上不同深度的采样点样品，磨制薄片，进行镜下长石F、单晶石英(Qm)、多晶石英(Qp)和岩屑(Lt)鉴定统计，获取沉积剖面上不同深度采样点沉积物F/Qt和Qm/Qp值及其对应深度值di(cm)。

以5cm间隔进行剖面样品采集后，制作薄片，进行镜下鉴定，鉴定统计颗粒300粒以上。

步骤2：获取沉积剖面上F/Qt和Qm/Qp值随深度的变化曲线。如图2所示。

步骤3：对沉积剖面上的F/Qt和Qm/Qp值原始数据平均得到各自总平均值O

步骤4：利用Matlab软件的小波变换对两组数据进行频谱分析，获得不同尺度下的频谱图，依据小波变换中，尺度a大显示低频部分的特征，尺度a小则显示高频部分的特征的原则，根据F/Qt和Qm/Qp频谱图的镜像对称特征，划分出高、中、低频的变化特征，如图3所示。

本具体案例中不同尺度为a＝450和a＝100两个尺度，其中a≥450属于低频；100≤a≤450属于中高频,a<100属于高频。

本具体案例中F/Qt值、Qm/Qp值的频谱图在小波变换尺度a≥450时基本一致，也就是说中低频部分(a＝450～1000)频谱变化基本一致，代表了F/Qt值、Qm/Qp值的控制因素在中低频尺度上的一致性。但100≤a≤450时，F/Qt值的频谱与Qm/Qp值的频谱虽具有一定的相似性，但在某些深度已出现差异，尤其是尺度a＝100时，二者的频谱图开始出现较复杂的对应关系。这反映了高频尺度上，F/Qt值和Qm/Qp值的控制因素差异显著。

步骤5：利用小波变化计算所得频谱图进行F/Qt值和Qm/Qp值参数的阶段划分，获得高、中、低频波段上，参数的阶段性特征，如图4所示。

本发明实施例采用颜色的变化界限进行，a＝450时，可以识别出三个部分，其中第一部分对应的是伊普利斯阶，第二、第三部分对应的是卢泰特街和巴顿阶。当a＝100时，F/Qt值可以识别出1～3、5、7～10、13、16十个明确的阶段，Qm/Qp值可以识别出1～6、8、11、12、14～18十四个明确的阶段(如图4所示)。

步骤6：使用Savitzky-Golay法以相邻若干点为窗口对F/Qt值和Qm/Qp值原始数据进行除噪滤波，去除高频部分，获取F/Qt值和Qm/Qp值的中低频变化趋势线，如图5所示。

使用Savitzky-Golay法以相邻50点为窗口对F/Qt值和Qm/Qp值原始数据除噪滤波去除高频部分，获取到F/Qt值和Qm/Qp值的中低频变化趋势线。

步骤7：使用CONISS函数对F/Qt值和Qm/Qp值原始数据进行时序聚类分析，根据聚类水平将剖面上参数细分出不同的变化阶段，如图6所示。

以聚类水平1.1将取样井段细分为19个短期阶段。当聚类水平小于1.1时，时序分析划分的界限与时频分析尺度a＝100时划分的界限一致，所以19个短期阶段是包含在18个时频分析阶段之内的，且界限基本一致，是本具体案例的最佳短期阶段。

步骤8：分别针对所获各阶段的F/Qt值和Qm/Qp值原始数据进行各短期阶段平均，得到二者各短期阶段的平均值S

分别针对19个短期阶段的F/Qt值和Qm/Qp值原始数据进行阶段平均，其中F/Qt的均值如果包括底部异常高值在内则为0.22，根据岩性特征当舍弃异常高值。舍弃异常高值后，得到剖面上F/Qt值在各旋回的平均值S

步骤9：根据F/Qt值平均值O

基于短期半旋回F/Qt和Qm/Qp的平均值与O

剖面上F/Qt和Qm/Qp暖湿-干冷四等分界限为Of＝0.2，mf＝0.17，nf＝0.25；Oq＝11.81，mq＝9.46，nq＝14.46。

步骤10：绘制沉积剖面上各短期阶段的变化曲线，如图8所示。

步骤11：以各阶段平均值与四等分界限值之间的半定量关系，明确短期阶段的显著气候特征。如图8。

以F/Qt值和Qm/Qp值各阶段平均值与总平均值、低于总平均值的平均值以及高于总平均值的平均值之间的对应关系为半定量基准分析F/Qt值和Qm/Qp值的相对变化，明确19个短期阶段的显著特征。

F/Qt的短期气候阶段特征：(1)干冷；(2)较暖湿；(3)较暖湿；(4)较暖湿；(5)暖湿；(6)较暖湿；(7)较暖湿；(8)干冷；(9)较干冷；(10)暖湿；(11)较干冷；(12)干冷；(13)较暖湿；(14)较暖湿；(15)较暖湿；(16)暖湿；(17)暖湿；(18)较干冷；(19)暖湿。

Qm/Qp的短期气候阶段特征：(1)干冷；(2)较干冷；(3)暖湿；(4)较干冷；(5)暖湿；(6)较干冷；(7)较暖湿；(8)干冷；(9)较干冷；(10)暖湿；(11)干冷；(12)干冷；(13)较干冷；(14)较暖湿；(15)较暖湿；(16)暖湿；(17)较暖湿；(18)较干冷；(19)暖湿。

步骤12：将时序聚类细化的阶段划分为19个短期气候变化旋回，如图9所示。

根据以上原理，由干燥寒冷变为温暖湿润定为上升半旋回，由温暖湿润变干燥寒冷定为下降半旋回，将时序聚类细化的阶段划分为19个短期气候变化旋回，各旋回气候特征与短期阶段的显著气候特征相同。

步骤13：结合中低频变化趋势，根据各短期气候半旋回归纳出剖面上中期气候旋回特征。

短期时序气候旋回的(1)干冷、(2)较暖湿、(3)较暖湿、(4)较暖湿构成中期上升A旋回，该时期气候表现为由干冷向暖湿变化；(5)暖湿、(6)较暖湿、(7)较暖湿构成中期下降B旋回，该时期气候由暖湿逐渐变干冷；(8)干冷、(9)较干冷、(10)暖湿构成中期上升C旋回，该时期气候短时反转由干冷转向暖湿；(11)较干冷、(12)干冷、(13)较暖湿、(14)较暖湿、(15)较暖湿、(16)暖湿、(17)暖湿构成中期上升D旋回，该时期气候较长时期处于由干冷向暖湿变化；短期气候旋回(18)较干冷、(19)暖湿构成中期上升E旋回，该时期时候继续向暖湿转变。

步骤14：结合中低频变化趋势，根据各短期气候半旋回归纳出剖面上长期气候旋回特征。

中期气候旋回A和B构成一个完整的长期气候旋回，该时段气候由干冷转暖湿，然后由变干冷；中期旋回C、D、E构成了长期上升半旋回，气候处在波动式转暖的过程中，但暖湿幅度未超过上一气候旋回。

步骤15：建立沉积剖面上的气候类型，分析气候变化的规律。

依兰盆地始新世存在湿热、较湿热、干冷、半干冷4种气候类型。

步骤16：分析沉积矿物长石、石英古气候指示意义的机制，提出该时期气候变化模型，为预测当地气候变化趋势提供依据。

本发明剖面下部为干冷，随后暖湿程度逐渐升高；中卢泰特阶早期达到最暖湿状态，之后暖湿程度下降；巴顿阶早期达到最干冷状态，之后暖湿程度有所回升。这一古气候变化模式为依兰盆地始新世古气候变迁提供了重要的古气候依据，为预测现今气候变化趋势提供重要的沉积矿物学依据。

本发明在东北依兰地区揭示出的长期气候旋回分析显示伊普利斯阶古气候通过多期震荡从一个较低的水平脉动式升温，到卢泰特阶达到最暖湿状态。卢泰特阶早期古气候较长期处于暖湿状态，后期暖湿程度减小向干冷转化。在巴顿阶早期古气候处于干冷状态，干冷程度达到最干冷状态，在巴顿阶早期之后，通过三次回暖，逐渐从最干冷状态向暖湿转变。

这一过程与早期本区烧失量重建的气候类型演化过程的一致性非常好，两种代用指标所建始新世气候变化趋势与东北地区及全球温度变化总趋势一致。但从本质上解决了Quan et al.(2012)因化石断续而无法提高古气候连续精度的问题。同时陆相钻孔相比海相钻孔的易获取程度，也会给陆相沉积地层的古气候重建带来新的生机。这是其他方法目前很难解决的问题。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述F/Qt和Qm/Qp数据重建古气候的分析方法的F/Qt和Qm/Qp数据重建古气候的分析系统，所述F/Qt和Qm/Qp数据重建古气候的分析系统包括：

频谱图获取模块，用于获取沉积剖面上不同深度采样点沉积物F/Qt和Qm/Qp及对应深度值；获取沉积剖面上F/Qt和Qm/Qp随深度的变化曲线；对沉积剖面上的F/Qt和Qm/Qp原始数据平均得到各自总平均值；利用小波变换对两组数据进行频谱分析，获得不同尺度下的频谱图；

频谱阶段划分方案模块，用于根据F/Qt和Qm/Qp频谱图的镜像对称分析，识别得到高、中、低频的变化特征，并确定尺度点A与尺度点B；将颜色变换位置作为界限点或者颜色的最大值/最小值作为界限点，利用时频分析的频谱图尺度点B处谱值的变化进行F/Qt和Qm/Qp的阶段划分，得到频谱阶段划分方案M；

数据单调性确定模块，用于利用CONISS函数对F/Qt和Qm/Qp原始数据进行时序聚类分析；利用Savitzky-Golay法以相邻若干点为窗口对F/Qt和Qm/Qp原始数据进行除噪滤波，去除高频部分，获取F/Qt和Qm/Qp的中低频变化趋势线；利用变化趋势线在划分方案N中各段的变化特征，确定各段中F/Qt和Qm/Qp数据的单调性；

含量相对变化模块，用于基于古气候四分界限的取值范围确定F/Qt和Qm/Qp与各自界限值的关系；绘制沉积剖面上F/Qt和Qm/Qp趋势变化曲线；以有F/Qt和Qm/Qp各阶段平均值与总平均值之间的对应关系为基准评定F/Qt和Qm/Qp的相对变化；

曲线处理模块，用于基于所述F/Qt和Qm/Qp相对变化确定短期半旋回的气候类型；根据各短期半旋回气候类型古暖湿程度的半定量变化曲线；对F/Qt和Qm/Qp曲线进行平滑滤波后得到各自暖湿程度趋势线；分析两参数在同一尺度上变化的一致性；

短期半旋回的气候类型包括：

(1)F/Qt值小于mf定为干冷，介于mf和Of之间定为半干冷，介于Of和nf之间定为半暖湿，大于nf定为暖湿。

(2)Qm/Qp小于mq定为干冷，介于mq和Oq之间定为半干冷，介于Oq和nq之间定为半暖湿，大于nq定为暖湿。

气候变化模型确定模块，用于结合时频分析频波谱在尺度点A的特征，分析气候变化的中期旋回特征；综合暖湿程度的整体变化特征，分析气候变化的长期旋回特征；建立沉积剖面上的气候类型，分析气候变化的规律；确定对应时期气候变化模型。

始新世(56-33.9Ma)全球气候先升温后降温，由温室过渡为冰室，期间存在极热事件(PETM)、气候适宜期(EECO)等一系列极端气候事件和典型气候类型。现今人类处于全球变暖、极端气候增多的气候演化阶段，与始新世可类比性强，因此对始新世气候演化的研究将为现今温室气体增加的全球气候变化提供研究类型和对比依据。

针对东北地区依兰盆地始新统达连河组钻孔岩心资料开展连续沉积碎屑矿物鉴定统计实验。利用时频时序分析对依兰盆地始新世连续沉积物的F/Qt和Qm/Qp数据进行旋回划分，将始新统达连河组分成3个长期半旋回，5个中期半旋回，19个短期半旋回。

再利用皮尔逊相关分析、降噪滤波和统计学方法分析F/Qt和Qm/Qp数据特征、变化规律。判别标注为：F/Qt值小于mf定为干冷，介于mf和Of之间定为半干冷，介于Of和nf之间定为半暖湿，大于nf定为暖湿。Qm/Qp小于mq定为干冷，介于mq和Oq之间定为半干冷，介于Oq和nq之间定为半暖湿，大于nq定为暖湿。

在依兰盆地始新世中识别出暖湿、较暖湿、半干冷、干冷4种气候类型。在剖面连续高精度采样的基础上，识别出依兰地区始新世连续的气候变化过程。认为东北地区始新世暖湿程度中长期变化趋势是先升高，在卢泰特阶达到整个始新世最高，之后逐渐降低，在巴顿阶早期达到最低，之后回升。其中特别发现了F/Qt和Qm/Qp整体呈镜像关系，镜像程度越高，推断结果越同步，则推断结果越可信。其中F/Q整体上对暖湿过程敏感；Qm/Qp对干冷过程敏感。本研究将为依兰及东北地区始新世古气候变迁提供了重要补充，也为其他地区沉积矿物重建古气候提供了科学方法和分析手段，可为预测未来气候变化趋势提供重要的地质学依据。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述F/Qt和Qm/Qp数据重建古气候的分析方法的如下步骤：

步骤一：获取沉积剖面上不同深度采样点沉积物F/Qt和Qm/Qp及对应深度值；获取沉积剖面上F/Qt和Qm/Qp随深度的变化曲线；对沉积剖面上的F/Qt和Qm/Qp原始数据平均得到各自总平均值；利用小波变换对两组数据进行频谱分析，获得不同尺度下的频谱图；

步骤二：根据F/Qt和Qm/Qp的镜像对称分析，识别得到高、中、低频的变化特征，并确定尺度点A与尺度点B；将颜色变换位置为界限点或者颜色的最大值/最小值作为界限点，利用时频分析的频谱图尺度点B处谱值的变化进行F/Qt和Qm/Qp的阶段划分，得到频谱阶段划分方案M；

步骤三：利用CONISS函数对F/Qt和Qm/Qp原始数据进行时序聚类分析；利用Savitzky-Golay法以相邻若干点为窗口对LOI原始数据进行除噪滤波，去除高频部分，获取F/Qt和Qm/Qp的中低频变化趋势线；利用变化趋势线在划分方案N中各段的变化特征，确定各段中有机质含量和碳酸盐含量数据的单调性；

步骤四：根据干燥寒冷变为温暖潮湿为上升半旋回，温暖潮湿变为干燥寒冷为下降半旋回的原则，在划分方案N中识别短期气候半旋回；将各短期气候半旋回内的F/Qt和Qm/Qp原始数据进行分段平均，得到各短期气候半旋回的平均值，并绘制深度柱状图；

步骤五：对比F/Qt和Qm/Qp各阶段平均值与总平均值之间的对应关系，分析暖湿程度的相对变化；

步骤六：基于所述F/Qt和Qm/Qp的相对变化确定短期半旋回的气候类型；结合时频分析频波谱在尺度点A的特征，分析气候变化的中期旋回特征和长期旋回特征；建立沉积剖面上的气候类型，分析气候变化的规律；确定对应时期气候变化模型，用于预测未来气候变化趋势。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。