青藏高原黑碳气溶胶外源传输及气候效应模拟研究进展与展望

青藏高原毗邻全球大气污染物排放增长最快速的地区,受西风和南亚季风的影响,中亚、南亚等高原周边排放的污染物通过大气环流传输,进入高原并对其气候环境产生重要影响。观测事实表明：近几十年青藏高原东部和南部雪冰中黑碳含量呈显著上升趋势,这可能导致冰川加速融化和积雪持续时间缩短,最终影响青藏高原的水循环过程。前人对青藏高原黑碳的外源输送,特别是南亚大气污染物的贡献及其对高原气候、冰冻圈变化的影响,还没有较清晰和统一的认识。青藏高原污染物定点监测网络的发展及高分辨率区域气候—大气化学模式的应用,为定量评估高原污染物外源输送及气候效应提供了契机。本文在国家自然科学基金青年科学基金项目“南亚黑碳气溶胶跨境传输及其对青藏高原气候影响的数值模拟研究”的资助下,在以下三个方面取得了进展：①系统性论证了高分辨率区域气候—大气化学模式在高原的适用性,模拟了青藏高原及周边区域黑碳时空分布、传输和沉降过程;②揭示了污染物扩散的机制,评估了大气黑碳的气候及雪冰效应,并对比了自然源粉尘和人为源黑碳对青藏高原气候的影响;③定量估算了不同区域排放对高原黑碳外源输送的贡献率,其中来自南亚的黑碳对青藏高原外源输送的贡献率最高,在非季风期为61.3%,季风期为19.4%。本文揭示了外源输送黑碳对青藏高原气候的影响,为提高一带一路核心区冰冻圈与水资源的管理及预测能力,制定应对环境变化策略及国家气候外交谈判提供科学依据。     

青藏高原东部黄土沉积的基本特征及其环境

青藏高原东部黄土沉积分布广泛。本文对青藏高原东部较大范围内黄土沉积从地层学、年代学和沉积学等方面做了初步研究。结果表明:高原黄土属典型的风成沉积,其物质主要来源于高原本身,高原冬季风是粉尘搬运的动力。研究区黄土沉积虽始于中更新世,但目前分布最广泛的黄土沉积主要是末次间冰期以来的产物。高原黄土沉积地层的黄土-古土壤序列中蕴藏着丰富的环境变化信息,是研究高原季风演化的良好地质记录。中更新世以来,末次间冰期以前,研究区经历了11次高原冬季风强盛和11次高原夏季风占优势的时段;末次间冰期以来,共经历了6次夏季风占主导地位和5次冬季风强盛时期。     

青藏高原降水季节分配的空间变化特征

青藏高原是全球气候变化影响的敏感区域。在全球气候变暖的背景下,其水文气候过程发生了显著的变化,直接影响到区域水资源演化。然而,目前对该区域水文气候过程的时空演变规律仍认识不足。本文以青藏高原气象站点降水观测数据为基准,结合水汽通量资料,对13种不同源降水数据集质量进行对比分析;并选用质量较好的IGSNRR数据集识别了青藏高原降水季节分配特征的空间分布格局。结果表明,青藏高原东南、西南以及西北边缘地区降水集中度和集中期较小,夏季降水占全年降水比例不足50%;随着逐渐向高原腹地推进,降水集中度和集中期逐渐增大,雨季逐渐缩短且推迟,雨季降水占全年降水比例逐渐增大。降水季节分配的空间分布格局与水汽运移方向保持一致,即主要是由西风和印度洋季风的影响所致。基于此,识别出西风的影响区域主要位于高原35°N以北,印度洋季风的影响区域主要位于高原约30°N以南,而高原中部(30°N~35°N)降水受到西风和印度洋季风的共同影响。该结果有助于进一步理解和认识青藏高原水文气候过程空间差异性。     

青藏高原的主要环境效应

作为地球的"第三极",青藏高原越来越受到世界的关注,本文就青藏高原的环境效应问题进行了研究和探讨.青藏高原的隆起和抬升,形成了其自身独特的自然环境特征,促成了独特的高原季风系统,造就了中国现代季风格局,影响着全球气候的变化和亚洲植被格局的分布,导技致了亚洲干旱地带的北移和植被地带的不对称分布,形成了世界上著名的高原地带性植被格局.对中国东部、西北干旱区、亚洲的气候和植被格局乃至全球气候变化都具有深刻的影响.     

青藏高原腹地湖泊沉积对第四纪晚期古季风变化的响应

通过对青藏高原腹地的综合科学考察和对中心钻孔岩芯剖面的最新研究,用层序地层学与年代地层学和气候地层学相结合的方法,分辨出可可西里地区湖泊沉积记录(孔深7.25 m)的第四纪晚期距今3万余年以来的古气候变化,沉积物磁化率等因子综合表征的高原古季风变化是波动发展的,发生在仙女木期地质环境事件中的季风活动具有强烈暴发的特点,是高原季风发展中的突变事件,而且地表热点效应对其起到了激发作用。综合分析的研究成果表明,它的变化频谱与激变因子及其运行机制是伴随着青藏高原地质效应的演变而发展的,为研究第四纪冰消期以来的气候变化提供了新的信息。     

青藏高原古地理环境研究

本文综述了最近 5 0年青藏高原古地理演化中一些基本问题研究进展。分析了中新世～上新世青藏古地理环境 ,高原在 3 6MaBP海拔不超过 10 0 0m ,此后强烈隆升。青藏高原最近三次冰期年代分别为 72 5～ 5 81、 2 89～ 136、 82～ 10kaBP ,冰期中不存在“大冰盖”。高原晚新生代重大古地理演化阶段和事件为 :38～ 2 2MaBP行星风系控制的热带 亚热带低地、 2 2～3 6MaBP古季风出现与主夷平面发育、 3 6～ 1 7MaBP高原强烈隆升与现代季风形成和现代河谷发育、 1 1～ 0 6MaBP高原抬升进入冰冻圈与大冰期出现、 0 15MaBP以来强烈隆升与高原内部干旱化。本文还讨论了高原古地理尚需深入研究的一些重大问题     

南京下蜀黄土红外释光地层年代学

下蜀黄土地层年代学对于理解季风环流时空格局演化及其与青藏高原阶段性隆升的关系十分重要。作者基于下蜀黄土红外释光测年和下蜀黄土及黄土高原洛川;剖面磁化率序列的对比分析,认为下蜀黄土第一层黄土层形成于末次冰期,最底部的黄土层与洛川的 L5相当。因而下蜀黄土应相当于黄土高原LS以来的风成堆积,其底界年代约为 500 ka。也就是说,在 500 ka左右黄土堆积的南界已达长江下游地区。这可能是因为其时青藏高原的隆升已到达一特殊高度,对东亚季风演化的影响成为一个转折点,加强了东亚季风的强度。     

关于青藏高原隆起对中国气候影响的讨论

许多学者把高原隆起作为季风形成的必要条件,本文认为把在现代的位置上“削平”高原而模拟出的结果推广到早第三纪是不妥的。因为根据古地理和古地磁资料恢复的青藏高原早第三纪位置与现代有着巨大的差异。我们试图重建青藏高原隆起的动态模式,提出在早第三纪,中国已经存在古季风的初步认识,而青藏高原的隆起,只是使季风环流进一步加强,中国气候图式因高原隆起而趋于复杂化。     

青藏高原地理环境研究进展

经三纪青藏地区曾二次隆升与夷平,３,４Ｍａ以来经历了高原强烈隆起,现代季风形成,高原山地抬升、进入冰冻圈,环境剧烈波劝,高原内部干旱化及全新世环境波动变化等古寺理演化阶段。     

青藏高原与全球变化研讨会在成都市召开

为了探讨青藏高原与全球变化的关系,中国青藏高原研究会于1993年4月29日至5月6日在四川成都市召开了“青藏高原与全球变化研讨会”,中国科学院学部委员施雅风、孙鸿烈、李吉均、张新时、陈俊勇以及100多名长期从事高原研究的科学家出席了研讨会。科学家们在多年工作的基础上,就青藏高原与全球变化的关系,青藏高原特提斯的兴衰、岩石圈结构演化,青藏高原隆起过程及其对周边地区的影响,青藏高原古环境和全球变化的关系,青藏高原现代环境变化特点演化趋势和对人类影响等许多方面进行了热烈的讨论。与会者一致认为,有必要将本次研讨会的论文整理出版,以飱读者。     

黄土高原西部地区黄土粒度的环境指示意义

通常把>30μm颗粒含量作为冬季风的替代指标。对黄土高原西部地区的兰州九州台剖面、西宁土巷道剖面粒度主成分和聚类分析表明: >40μm颗粒的含量是黄土高原西部地区更为敏感的古冬季风替代指标, <2μm颗粒的含量的变化所指示的古气候意义可能与黄土高原中部地区不同。     

末次间冰期以来中国西北部沙漠边缘区夏季风变化初步研究

通过对祁连山东段沙沟河黄土剖面CaCO₃含量、色度代用指标的综合分析,结合¹⁴C和热释光测年结果,揭示出了沙漠边缘区夏季风在末次间冰期(S₁)表现出5次增强时期。从指标曲线上能够反映出千年尺度的气侯变化,与GRIP孔的气候记录有很好的耦合性。这种气候不稳定性可能受控于高纬冰盖的变化,体现出全球气候性特点。在末次冰期,夏季风的反映就弱得多,气候长期表现为干冷,可能由于青藏高原的抬升,以及靠近沙漠边缘区,使夏季风在冰期难以到达,表现出区域性气候特点。     

16 ka以来黄土高原东亚夏季风变化的环境磁学记录

末次冰消期以来的气候变化是第四纪古气候研究的重要内容。本文对黄土高原西部和平镇剖面16 ka以来的黄土沉积序列（厚度为3.5 m）进行了高分辨率环境磁学研究。结果表明：该黄土序列的磁性颗粒主要由细颗粒磁铁矿主导。其磁化率和频率磁化率具有相同的变化特征,与黄土高原中部和东部的黄土磁化率变化机制一致,即黄土高原西部和平镇黄土的磁化率和频率磁化率仍然受成土作用形成的细颗粒磁铁矿控制,因此其磁化率和频率磁化率仍然可以反映季风降雨的变化特征,并且其反映的16 ka以来季风降雨变化与南方石笋氧同位素记录的季风变化特征一致。通过详细的海陆综合对比,本文认为16 ka至11 ka间东亚季风降雨的变化受到北半球太阳辐射和北半球区域温度的共同影响,而11 ka之后的夏季风降雨减少主要受太阳辐射降低的影响。     

末次盛冰期以来青藏高原东北部共和盆地冬夏季风演化记录

对青藏高原东北部共和盆地冬其剖面的化学元素与粒度分析表明,末次盛冰期以来区域冬夏季风总体上呈现此消彼长的关系,气候出现多次冷干-暖湿旋回。15.82 ka BP之前冬季风最强,夏季风最弱,为末次盛冰期时的冷干气候,但21 ka BP之前气候可能寒冷偏湿。15.82~9.5 ka BP夏季风明显增强,冬季风衰弱,气候明显转暖,其中老仙女木时期（14.7~13.7 a BP）和新仙女木时期（12.1~9.5 ka BP）气候相对冷干,而B-A时期（13.7~12.1 ka BP）气候相对暖湿。全新世以来冬夏季风出现多次波动,9.5~7.0 ka BP夏季风相对较强,气候相对暖湿;7.0~5.1 ka BP冬夏季风强弱交替频繁,气候出现冷干-暖湿旋回;5.1~2.7 ka BP夏季风总体较强,气候温暖湿润;2.7 ka BP 之后冬季风明显增强,气候趋于冷干。此外,区域冬夏季风演变过程与极地冰芯记录的冷暖事件大体一致,可以认为共和盆地气候变化是全球气候变化的区域响应。     

距今30万年来西藏中部地区环境变化与西南季风变迁

通过对西藏中部黄土/古土壤/风成砂地层沉积相、年代以及夏季风强度替代指标磁化率等的综合研究,并与印度洋RC27-61孔的沉积速率、粒径和W¹⁸O记录以及黄土高原洛川剖面磁化率的对比,提出西藏中部在距今30万a以来经历了数次夏季风盛衰时期,与此相应,区域环境出现了数次暖湿与冷干变化,它们与全球冰期/间冰期气候变化相对应。     

黄土高原黄土稳定同位素与古季风研究进展

黄土高原黄土-古土壤完好地记录了过去环境信息,进入90年代以来,在利用碳、氧同位素作为气候替代指标研究古植被、降雨量、古环境温度及古季风演化方面取得了长足的进展,文章就这方面的主要研究成果作了综合分析与评述。     

查格勒布鲁剖面—晚更新世以来东亚季风进退的地层记录

本文着重分析了查格勒布鲁剖面沉积物的粒度特征和孢粉组合特征，结合（１４）Ｃ测年、古冰缘现象和沉积物化学元素的ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３分子比值变化规律指出，晚更新世以来巴丹吉林沙漠南缘地区的气候条件随全球冰期气候的波动亦经历了由晚更新世早期的相对温湿阶段、晚更新世晚期尤其是末次盛冰期的干冷阶段向全新世温暖期的演化过程。东亚夏季风尾阎在晚更新世早期到达甚至越过本区影响到拐子湖一带，晚更新世晚期本区受冬季风的控制，全新世以来东亚夏季风尾闾又向本区推进，并于全新世大暖期对本区造成明显影响。     

Winter and summer monsoonal evolution in Gonghe Basin, northeastern Qinghai-Tibetan Plateau since the Last Glacial Maximum

Geochemical and grain size analysis on the DQ (Dongqi) profile from Gonghe Basin, northeastern Qinghai-Tibetan Plateau, indicates that regional climate has experienced several cold-dry and warm-wet cycles since the last glacial maximum (LGM). The cold and dry climate dominated the region before 15.82 cal. ka B.P. due to stronger winter monsoon and weaker summer monsoon, but the climate was relatively cold and wetter prior to 21 cal. ka B.P.. In 15.82–9.5 cal. ka B.P., summer monsoon strength increased and winter monsoon tended to be weaker, implying an obvious warm climate. Specifically, the relatively cold and dry condition appeared in 14.7–13.7 cal. ka B.P. and 12.1–9.5 cal. ka B.P., respectively, while relatively warm and wet in 13.7–12.1 cal. ka B.P.. The winter and summer monsoonal strength presents frequent fluctuations in the Holocene and relatively warm and wet conditions emerged in 9.5–7.0 cal. ka B.P. due to stronger summer monsoon. From 7.0 to 5.1 cal. ka B.P., the cycle of cold-dry and warm-wet climate corresponds to frequent fluctuations of winter and summer monsoons. The climate becomes warm and wet in 5.1–2.7 cal. ka B.P., accompanying increased summer monsoon, but it tends to be cold and dry since 2.7 cal. ka B.P. due to enhanced winter monsoonal strength. In addition, the evolution of regional winter and summer monsoons is coincident with warm and cold records from the polar ice core. In other words, climatic change in the Gonghe Basin can be considered as a regional response to global climate change.