基于小波变换的大安地区年降水量变化特征

基于小波分析的方法,对吉林省大安地区1959—2007年的年降水量序列的变化特征进行了分析。经分析表明,大安地区年降水量在其计算时域内各时间尺度分布不均匀,具有明显的局部化特征;其中4～6 a尺度主要发生在1959—1969年和1984年之后,10～12 a尺度主要发生在1965—1999年,20～25a尺度在整个计算时域内均有发生。不同时间尺度下,降水量偏多、偏少交替变化也不相同。此外,分析结果显示该地区年降水量具有4 a、10 a和21 a左右的主周期,其中4 a周期为第一主周期。     

青海南部高原近450年来春季最高气温序列及其时变特征

根据采自青海南部高原曲麻莱、治多地区的圆柏树轮样芯建立的树木年轮年表,重建了近450年来高原春季（4～6月）的最高气温序列。采用多窗谱分析、小波分析和Yamamoto突变检测分析等方法综合研究了重建的高原春季最高气温序列的准周期性及多尺度突变特征。结果显示,青海南部高原地区春季最高气温的变化存在较明显的31～54年低频和2～4年高频准周期波动特征。在30～54年时间尺度上,青海南部高原春季最高气温变化经历了1622～1639年、1798～1816年、1896～1913年和1933～1951年的偏冷期以及1684～1703年、1779～1797年、1817～1835年和1914～1932年的偏暖期。分析还发现,青南高原地区春季最高气温在冷暖期的转换过程中存在着较明显突变现象,在30～40年时间尺度上,T_m序列在1610年、1668年、1816年、1915年和1934年前后的突变是明显的。交叉相关分析显示,在滞后7.5年左右,青海南部高原春季最高气温波动与太阳黑子周期长度的变化呈显著负相关。     

中国过去3ka冷暖千年周期变化的自然证据及其集成分析

基于集成分析的思想，对不同时间分辨率的自然信息所反映的过去 3ka我国冷暖变化进行综合分析，划分了百年尺度上过去 3ka冷暖变化的阶段，进而发现冷暖变化呈现 1．3～1.35ka的重现周期，每个周期包含相继出现的 4冷暖阶段：持续300～350 a的暖期、550～600 a的冷期、 200～250 a的暖期和200 a左右的冷期。每个冷暖期中发生的相对冷暖事件也服从 1．3～1．35ka周期。在冷暖变化幅度上，300～350 a的暖期较200～250 a的暖期显著，550～600 a的冷期较200 a左右的冷期显著。目前处在长度为200～250 a的暖期中，其特点可以与2．7～2．5kaBP和 1．40～1．15kaBP的暖期相类比。     

西藏林芝地区近350 a来降水变化及突变分析

利用树轮δ^13C序列，重建了公元1650年以来林芝地区秋季降水量序列，分析了近350a来降水的阶段性变化和趋势，用小波分析的方法探讨了不同时间尺度降水变化周期的复杂性，结果表明：降水变化在不同层次和时段上存在显2～3a、13a和36a左右周期。突变分析发现，林芝地区秋季降水存在明显的突变年份，随时间尺度的变短，发生突变的次数增加，体现了气候变化的层次性。     

贵州荔波1200年来石笋高分辨率的古气候环境记录

通过笔者对荔波龙泉洞L2石笋进行高精度的ICP-MS-230Th测年和碳、氧同位素分析, 建立了荔波地区1200 a BP 来高分辨率的古气候变化的时间序列。研究结果表明, 荔波地区1200 a BP以来石笋记录的季风气候经历了1200~1100 a BP(暖)、1100~940 a BP (冷)、940~840 a BP(暖)、840~700 a BP(冷)、700~450 a BP(暖)、450~300 a BP(冷)、300~200 a BP(暖)以及200~70 a BP(冷)等8个阶段百年尺度的干湿、冷暖波动, 并在这些百年尺度的波动上又叠加了一系列数十年尺度的气候变化。石笋记录揭示了1200 a以来东亚季风气候的不稳定性, 呈百年尺度(Gleissberg)的周期性变化。这些气候变化事件, 与冰芯记录极为相似, 反映低纬度地区百年尺度石笋记录的季风气候变化与高纬度及北极地区的气候变化具有极好的相关性, 反映百年尺度石笋记录的季风降水主要受太阳辐射驱动、控制, 而东亚季风的降水事件(或干旱事件)与太阳的辐射强度密切相关。石笋记录的百年尺度季风降水事件对于认识现代气候系统变化以及对未来十年—百年尺度的气候预测和演化的驱动机制, 具有重要的科学意义。     

基于小波变换的郑州降雨量与太阳黑子活动关系分析

为探究太阳黑子活动与地区降雨量的关联性,采用连续小波变换方法,分析了1980年以来郑州地区(新郑站点)降雨量和太阳黑子数的数据变化,并对不同时段两者的相关性进行研究;进一步对两者进行交叉小波变换和小波相干谱分析,并根据两者关系通过太阳黑子数观测值对降雨量进行预测。结果表明：(1)不同时段降雨量和太阳黑子数的相关性存在正负差异的现象。降雨量的第一主周期尺度是21 a,在此主周期尺度下得到14 a主周期;太阳黑子数的第一主周期尺度是16 a,在此主周期尺度下得到11 a主周期(与经验值相符)。降雨量与太阳黑子数的主周期相差了3 a,因此导致两者的相关性在不同时段存在正负差异。(2)降雨量与太阳黑子数在1992—2008年的8～12 a时间尺度上关联性显著,且降雨量比太阳黑子数存在规律性的时间滞后,两者在2～4 a和7～10 a的时间尺度上关联性较好;降雨量比太阳黑子数分别在1991—2004年和2006—2013年这两个时间段上呈现规律性的滞后,两者在其他时间段的各时间尺度上关联性不明显。(3)根据延迟年数经验公式,由太阳黑子数观测值对降雨量进行预测,最近的降雨量峰年在2022年附近,与2...     

SCL与中国东部气候年代际变化

据宇地磁耦合原理,利用太阳黑子周期长度(SCL)的变化及其与地磁场(文中主要考虑地热)的关系,模拟计算并重建了中国东部历史时期的气温序列变化,除了个别时段外,模拟曲线与修正后的竺可桢曲线十分相似;分析了2500a来中国东部气候的年代际变化.结果表明,该曲线能较好地再现2500a来中国东部气候的冷暖变化.对竺氏曲线中有争议的几个冷暖时段,如公元150—350年的温暖期、1050—1150年的小气候适宜期等,模拟结果与后来研究者分析的结果相合.中唐至五代的气候冷暖交替变化不稳定.该曲线也能清晰地反映出小冰期中国东部气候各个时段的变化以及现代气候的变化趋势。     

中国全新世分区气温序列集成重建及特征分析*

按照气温变化规律将中国气温变化划分为东北、华北北部、华东华南、华南、陕甘宁、川黔桂、新疆和滇藏高原区等8个分区。搜集有确切年代和气温数值的古气温记录1397条,以8个分区为单元进行整理,以日历年时间为坐标系,采用单样本区域订正—多样本平均集成法重建了东北、华北北部、华东华南、华南和滇藏高原区的全新世200 a分辨率连续集成气温序列。结果表明：5条分区连续气温序列与所在区域的高分辨率环境记录变化趋势基本一致,主要的百年尺度冷暖事件有较高的可比性;5条分区连续序列指示全新世气温变化可以分为明显的早期升温、中期大暖期和晚期变冷3个阶段;气温变化幅度区域差异较大,但主要的冷暖事件基本一致,暖期盛期发生在8～6ka BP,当时滇藏高原约比现代高2℃,东北高出3℃,华北北部高1.5℃,华东华南接近1℃,华南区仅高出0.5℃;主要冷事件发生在9.2、6.2、4.0和0.4 ka BP,其中,4.0 ka BP冷事件规模较大,滇藏高原、东北、华北北部、华东华南和华南区降低幅度分别为1.5、2、1、0.5和0.5℃。全新世期间各分区气温变化幅度也表现出纬度从北向南、海拔从高到低、气温变化幅度依次递减的特征。     

青藏公路低温多年冻土温度的多时间尺度分析

利用小波变换分析方法, 对青藏公路风火山监测场地天然状态下和路基中心下15 a的低温多年冻土温度时间序列进行了多时间尺度分析和趋势预测. 结果表明: 天然地表和路基下部多年冻土温度变化具有多时间尺度特征, 二者多时间尺度周期的时频分布特征存在较大差别. 天然地表具有简单的规律性, 路基中心的规律相对较复杂, 主要体现在冻土上限附近. 天然地表下当前均处于暖期, 深层主要受气候长周期波动控制, 使其在进入冷暖期的时间上滞后于上层; 路基中心下浅层和深层的冷暖期相反, 浅层处于暖期, 深层处于冷期, 其长度随热交换量大小和热量积累的变化也不统一, 给路基的稳定性带来了更大的隐患, 但也为控制、减少和治理冻土路基中的病害提供了新依据.     

山西芦芽山地区树木年轮记录的1676 AD以来5～7月温度变化

在山西芦芽山地区采取了符合国际树轮库要求的油松样本,通过交叉定年和应用区域生长模型,建立长度为328 a的标准宽度年表.根据RCS序列所揭示的气候低频变化特征,确定1676 AD以来夏季温度可划分为两个时段:1676—1865 AD和1866—2003 AD.在1676—1865 AD时期,夏季温度变化主要表现为“冷强暖弱”,其中1710—1720s为最冷时段.1866—2003 AD时期,夏季温度呈现出“总体持续变暖,冷暖交替频繁”的变化特征.     

杜诗记载的唐代荆湘地区寒冬及其古气候意义

中国唐代诗人杜甫(公元712—770年)的诗中,有15首记载了公元768和769年唐代荆湘地区连续2年冬季出现的寒冷气候。公元768和769年冬季,洞庭湖及以南的潭州(今湖南长沙)地区出现降雪,公元769年早春甚至出现洞庭湖局部结冰的现象。杜诗记载的冷冬及洞庭湖结冰事件,在其他史料中未曾发现,是对史料中唐代洞庭湖地区寒冷和结冰记录的补充。公元768和769年气候寒冷事件发生在8世纪中叶以后,是公元750年之后唐代气候变冷过程中的一次重要事件。     

关于唐代气候冷暖问题的讨论

本文就历史文献记载的资料详细讨论了唐代气候冷暖两方面的证据。从现有支持气候温暖的证据来分析,它们难于确定相应的气候限制因子,并且类似的证据存在于不同的气候条件下。从有关的寒冷资料分析,唐代气候至少可分为两大阶段,8世纪50年代以前大体与现代相差不大,但8世纪60年代以后气候变冷,某些时段寒冷的特征可与明清小冰期相似。     

北京地区清代钦天监初雷天气记录分析

鉴于农业、星占等方面的需求,清代钦天监十分重视初雷天气的观测与记录。通过对清代钦天监档案、礼部档案、各朝实录及朱批奏折中的初雷记录进行系统的梳理,共整理出121条清代北京地区初雷天气记录,探讨了清代重视初雷记录的原因以及记录的可靠性,统计分析了清代北京地区初雷天气的特征。分析发现,1679—1714年与1799—1856年的初雷平均日期比较接近,1716—1768年与1884—1901年的初雷平均日期比较接近,而前2段时间的初雷平均日期要比后2段时间晚大约2周;初雷多发生在夜间到早晨,持续时间也比较短,这些与现代北京地区初雷发生特征非常相似;将这些记录的时间分布特征所反映的气候信息与历史气候学界的研究结论相对比,发现两者的结论高度一致。可见,这些初雷记录是研究清代北京地区的春季气温状况难得的历史文献,对分析清代气候及其变化特征具有一定的价值。     

宋元时期中国西北东部的冷暖变化

根据历史文献中的作物种植界线、种植制度变化、植物及异常气象水文物候等记载,并辅以树轮、湖泊沉积等自然证据指示的冷暖变化状况,分析了宋元时期(960～1368A.D.)我国西北地区东部的冷暖变化特征。主要结论是： 960A.D.前后,西北东部地区冷暖程度与今(即 1951～1980年)基本一致; 960s～1040s,气候逐渐增暖; 1040s～1110s,气候较今暖; 1110s以后,气候转冷; 12世纪末,气候又再次明显转暖; 1260A.D.之后,温度下降,自13世纪末进入寒冷期。西北东部的这一冷暖变化过程不但与毗邻地区湖泊、特别是树轮等所指示的冷暖变化过程较为一致,而且与中国东部地区的冷暖变化也基本一致,但13世纪后期的降温幅度较中国东部更为明显。     

近1500年来新疆艾比湖同位素记录的气候环境演化特征

利用介形虫壳体^δ18O,^δ13C及其沉积物有机质^δ13C同位素组成等环境代用指标,重建了西北干旱区艾比湖地区近1500年来气候环境演化特征。结果表明,气候不稳定性不但出现在时段约660～760A.D.及约1380～1500A.D.由暖干变冷湿的气候转换时期,也出现在时段约1050～1150A.D.及约1850～1940A.D.由冷湿变暖干的转换时期。尤其是由冷湿到暖干的气候转换时期,频繁而大幅度的气候变化影响湖泊水环境的稳定连续性,限制了介形虫等湖泊生物的生存,造成湖泊生态环境系统的破坏。而在百年尺度上艾比湖地区气候表现为暖干、冷湿的组合特征。约1850年开始,气候出现明显的干旱化趋势。     

东昆仑阿拉克湖地区近2ka以来风成沙沉积的气候变迁记录

对青海都兰县巴隆乡阿拉克湖东岸风成沙剖面的孢粉分析结果表明，该地区气候近2ka来经历了4个温暖期与寒冷期交替阶段：温暖期出现在20～180，330～410，700～920，1140～1380a；寒冷期出现在180～330，410～700，920～1140，1380～1920乱温暖期气候为温干偏湿，寒冷期气候为温凉干旱．其中700～920a出现丰富的常见于亚热带和温带地区的漆树、乔木植物发育的孢粉组合，是近2ka中该地区气候最为温暖和潮湿的时期，提供了西部也存在与东部唐代温暖期对应的证据．1500a以后沉积的风成沙中已找不到足够能分析环境的孢粉数量，说明进入“小冰期”后无论是乔木植物还是草本植物的数量都迅速减少，到现代该地区乔木植物已基本绝灭．考虑到该地区人口密度很低，人类活动不应成为造成该地区乔木植物绝灭的根本原因，笔者认为主要原因应归为长达300多年的“小冰期”寒冷和干旱气候的自然因素．     

5000 a BP以来辽西地区环境灾害事件与人地关系演变

依据辽西地区牧场泥炭层中高分辨率的孢粉分析和炭屑含量统计资料, 并通过对辽西地区自然环境演变与人类文化变迁历史的研究, 5000 a BP来的环境恶化可分为4个灾变过程: 即5000～4400 a BP 寒冷事件、2700 a BP左右寒冷事件、辽金时代的农业开发以及明清战乱.前两个过程与全球性的气候波动同步, 并对早期文明的发展进程产生了重要影响.后两个过程主要是由人类活动因素造成的, 同时也叠加了自然因素.目前区域内的环境恶化主要是由后两个过程引起的.     

中全新世云南寻甸地区气候演化与冷干事件的石笋记录

通过对云南寻甸XR1石笋进行TIMS-U系测年、氧碳同位素和沉积速率变化分析,重建了寻甸地区中全新世季风气候演化模式:(1)8.0～6.0 ka BP为温暖湿润期;(2)6.0～5.1 ka BP为气候突变期,温湿向冷干转变;(3)5.1～2.1 ka BP为气候恢复期,气候从冷干逐渐恢复到中全新世正常的气候水平.XR...