极地冰芯中记录的火山作用及其对气候的影响

大多数火山喷发以强酸 (主要是硫酸 )的形式在极地冰芯中留下痕迹 ,通过冰芯连续电导率 (ECM)或各个雪冰样品SO42 - 浓度测定能够恢复历史上的火山作用。极地冰芯中已知年代的火山喷发还可用于冰芯定年。极地冰芯记录的火山信号大小依赖于火山喷发的规模和类型 ,火山喷发的地理位置和酸性气体组成 ,大气气溶胶传输 ,以及沉降地点的年积累率和沉积后生过程等。单个火山喷发通常会导致数月至数年的半球乃至全球范围的气候相对变冷 (这种现象在极区变得更明显 ) ,但过去大规模的爆炸性火山喷发对气候的影响及其与气候变化之间的联系仍有待于进一步研究     

近2000年都兰树轮10年尺度的气候变化及其与中国其它地区温度代用资料的比较

据高分辨率的青海都兰树轮年表 ,将过去 2 0 0 0年的气候变化划分为 2 30’S以前的高温期 ,2 40’S～ 80 0’S冷暖波动强烈的低温期 ,810’S～ 10 70’S显著高温期 ,即中世纪暖期 ,10 80’S～ 1880’S的低温期 ,其中包括 142 0’S～1870’S的小冰期 ,以及 1890’S后的升温期。统计发现 11次极端高温或低温事件 ,以及几次大的突变事件全部出现于中世纪之前 ,指示 15 0’S～ 110 0’S期间气候运行的高度不稳定性。和中国东部、古里雅冰芯和青藏高原南部温度代用资料比较后发现 ,公元初至 3世纪前期的东汉暖期 ,3世纪后期至 7世纪初的魏晋南北朝冷期 (期间约380’S～ 46 0’S暖 ) ,中世纪暖期以及小冰期等几次重大的气候事件在中国东部、都兰和青藏高原南部序列中均存在。古里雅冰芯仅记录了前两次重要事件 ,中世纪暖期以及小冰期在该序列中表现微弱。 2 0世纪的升温在古里雅冰芯最显著 ,都兰、中国东部次之 ,而高原南部似乎不明显。     

基于极地冰芯的历史火山活动序列重建研究进展

火山气溶胶通过反射太阳辐射导致地表降温。重建历史火山活动序列,是评估其气候效应,从而区分人为和自然因子的相对贡献、预测温室气体对全球气候影响的基础之一。此综述简要介绍了火山活动影响气候的作用机理。通过对冰芯研究历史及利用两极冰芯记录重建火山活动序列的研究进展的回顾,阐述了极地冰芯在火山活动序列重建中的作用与优势,以及近期研究在冰芯钻取和数据分析手段、极地火山信号向大气辐射强迫转化方法等方面所取得的成果;同时指出在火山沉积物的空间分布、冰芯定年及高低纬度火山喷发源的确定方面仍存在较大不确定性。因此应结合火山碎屑研究及非质量同位素分馏分析等方法,并钻取更多时间尺度更长且现有冰芯钻取较少的地区的深冰芯,以更精确地重建火山活动序列,从而提高对历史火山活动及其对气候影响的认识。     

南极冰盖SO24-浓度记录研究进展

本文综述了南极冰盖雪冰中SO24-的来源、SO24-浓度记录的时空分布特征,特别对nssSO24-记录的火山活动事件进行了概括与总结,反映了近年来南极雪冰中SO24-记录的最新研究进展.南极冰盖雪冰中SO24-来源的综述表明南极地区雪冰中的SO24-主要来源于海盐、海洋生物和火山喷发三种.很多研究表明,用南极冰芯中记录的nssS24-可以恢复火山活动的历史,虽然对同一次火山活动,在取自南极不同地区的冰芯中,其浓度和沉积通量大不一样,然而,各次火山活动引起的硫酸根离子的沉积通量相对于Tambora火山的沉积通量的百分比在不同冰芯中却经常具有可比性,这使得利用冰芯中nssSO24-的沉积通量推算历史时期火山喷发的强度成为可能.     

南极冰盖SO_4~(2-)浓度记录研究进展

本文综述了南极冰盖雪冰中SO2 -4 的来源、SO2 -4 浓度记录的时空分布特征 ,特别对nss SO2 -4 记录的火山活动事件进行了概括与总结 ,反映了近年来南极雪冰中SO2 -4 记录的最新研究进展。南极冰盖雪冰中SO2 -4 来源的综述表明南极地区雪冰中的SO2 -4 主要来源于海盐、海洋生物和火山喷发三种。很多研究表明 ,用南极冰芯中记录的nssSO2 -4 可以恢复火山活动的历史 ,虽然对同一次火山活动 ,在取自南极不同地区的冰芯中 ,其浓度和沉积通量大不一样 ,然而 ,各次火山活动引起的硫酸根离子的沉积通量相对于Tambora火山的沉积通量的百分比在不同冰芯中却经常具有可比性 ,这使得利用冰芯中nssSO2 -4 的沉积通量推算历史时期火山喷发的强度成为可能     

南极冰盖SO_4~(2-)浓度记录研究进展

本文综述了南极冰盖雪冰中SO2 -4 的来源、SO2 -4 浓度记录的时空分布特征 ,特别对nss SO2 -4 记录的火山活动事件进行了概括与总结 ,反映了近年来南极雪冰中SO2 -4 记录的最新研究进展。南极冰盖雪冰中SO2 -4 来源的综述表明南极地区雪冰中的SO2 -4 主要来源于海盐、海洋生物和火山喷发三种。很多研究表明 ,用南极冰芯中记录的nssSO2 -4 可以恢复火山活动的历史 ,虽然对同一次火山活动 ,在取自南极不同地区的冰芯中 ,其浓度和沉积通量大不一样 ,然而 ,各次火山活动引起的硫酸根离子的沉积通量相对于Tambora火山的沉积通量的百分比在不同冰芯中却经常具有可比性 ,这使得利用冰芯中nssSO2 -4 的沉积通量推算历史时期火山喷发的强度成为可能     

塔克拉玛干沙漠周边地区20世纪前半叶夏季气温趋势变化

气象和地形条件的复杂使利用山地冰川重建既往气候变化的努力变得困难。通过对西昆仑山崇测冰芯记录中近百年稳定氧同位素(δ~(18)O)资料分析研究,发现在冰芯资料与塔克拉玛干周围气象台站夏季气温记录在可比的30～40年间存在着显著的正相关关系。据此重建了塔克拉玛干周边地区上世纪前半叶夏季气温变化趋势。在世纪尺度上该区气温呈波动上升趋势,沙漠90余年中夏季气温上升幅度约为1．2℃。     

火山喷发对辐射传输影响的研究

本文根据火山灰粒子的辐射光学特性,计算了火山灰粒子和平流层本底的辐射光学参数。另外,采用大气多次散射的辐射传输方程,计算了火山喷发对大气辐射变温的影响效果。结果表明,与平流层本底相比,火山灰粒子具有很强的吸收性。火山喷发使平流层吸收太阳辐射增温,并使到达对流层和地面的太阳辐射减少;同时,对大气长波冷却率的影响甚微。     

火山干扰下的长白山植被分布规律

距今约800 a前,长白山天池火山发生大规模普林尼式喷发,喷出的巨量火山浮石及火山灰毁灭性地破坏了长白山植被。由于受喷发倾角和强劲高空西北风影响,使各坡向火山灰和浮石的沉积厚度不同,东坡最厚,南坡和西坡次之,北坡最少。火山灰与浮石形成疏松的成土母质,在流水持续侵蚀下,对破坏后的植被演替产生了长期影响。利用野外调查和现有资料,论证了长白山植被分布独特性规律是长白山火山喷发及喷发物水蚀过程对生态系统作用的结果,确认火山喷发虽历经800多a,目前各坡向植被仍然处在演替的不同进程之中,呈现差异性分布规律。     

极地冰芯中火山记录的研究进展

火山活动产生的硫酸气溶胶是影响气候变化的重要因素,这些气溶胶经大气环流被传输至极区,最后沉降和保存在极地冰盖上.根据火山气溶胶的性质,研究者们提出了冰芯中火山信号的识别方法,并据此重建了不同历史时期保存在极地冰盖不同地点的火山活动记录.这些记录在判别具有全球气候效应的火山事件、冰芯定年以及研究近1000年来火山活动对气...     

POTENTIAL TO RECOVER CLIMATIC INFORMATION FROM SCANDINAVIAN ICE CORES: AN EXAMPLE FROM THE SMALL ICE CAP RIUKOJIETNA

ABSTRACT. We have studied a 33.7 m deep ice core from a small polythermal Scandinavian ice cap to determine whether it is possible to recover pre-20th century climatic information from the glacier. Ice structural studies show a significant change from clear ice above 11 m depth (superimposed ice indicating refreezing) to bubbly ice below 11 m depth, indicating this is the transition between Little Ice Age (LIA) and 20th century ice. Calculations with a Nye-age model, along with a mass balance reconstruction, show that this structural boundary likely formed in the last part of the LIA, which in this region ended about 1910. The ice below this boundary was sampled and analysed for stable isotopic composition and ionic content, which both show significant variations with depth. The stable isotope record likely contains cycles of annual duration during the LIA. The chemistry in the ice core indicates that the information is useful, and can be used to interpret climatic and environmental variables during the LIA. A comparison of Riukojietna ion chemistry and oxygen isotope records with similar records from other glaciers in this region reveals a clear continental-maritime gradient. Changes in this gradient with time may be possible to resolve using such ice core records. Results from this study demonstrate that ice cores from glaciers in this climatic environment can be useful in revealing environmental conditions from climatically colder periods and yield pre-industrial benchmark values for chemical loading and oxygen isotopes, but that hiatuses complicate the depth-age relationship.     

南极洲乔治王岛柯林斯冰帽冰芯层位和密度变化的一般特征

柯林斯冰帽两支冰芯层位记录证实了该冰帽主冰穹顶部（海拔约７００ｍ）属暖渗浸带，小冰穹顶部（海拔约２５０ｍ）属渗浸带。雪、冰的层位分布和密度变化包含了一定的测年信息。主冰穹顶冰芯密度－深度曲线在表层呈现韵律性变化，与层位记录中的融化冻结现象相对应，据此粗略划分年层，断定当地年积累雪层厚度为３－３．５ｍ，折合水当量１６５０－１９２５ｋｇ／ｍ２ａ，年平均积累速率约为２．０ｍ／ａ（冰当量）。主冰穹顶成冰深度为３８－３９ｍ，此深度以上密度自上而下缓慢增加，但以下由于含水层的出现，密度迅速升高，在５－６ｍ区间达到９００ｋｇ／ｍ３。小冰穹冰芯除表层外，密度基本在８００－９００ｋｇ／ｍ３之间，冰芯中雪冰互层，存在污化面，４０ｍ以下发现很厚的火山灰沉积物。小冰穹平均年积累率约为０．７ｍ／ａ（冰当量），成冰深度７－８ｍ，成冰年限为１０年左右     

Accumulation and geochemical evidence for the Little Ice Age episode in eastern Antarctica

Data on accumulation and concentration of chemical compounds recorded in an essentially unexplored area(Dome Argus)of the Indian Ocean sector of eastern Antarctica during the past 2,680 years(680 B.C. to 1999 A.D.) are presented. During the first 1, 700 years(680 B. C. to 1000 A. D.), the accumulation data shows a slightly decreasing trend, while chemical ions appear to be stable, representing a stable climatic condition. An intensive increasing trend of the accumulation occurred during the 12~(th) to 14~(th) century. The period from 15~(th) to 19~(th) century was characterized by a rapid reducing accumulation and concentrations of volatile compounds suffering post-depositional loss linked to sparse precipitation amount,which was temporally consistent with the Little Ice Age(LIA) episode. Comparison between observed accumulation rates with other eastern Antarctic ice cores show a consistent decreasing trend during LIA, while sea salt and dust-originated ions increased due to sea ice extent and intensified atmospheric transportation. Distribution of volcanic originated sulfate over the Antarctic continent show a significant change during the 15~(th) century, coincident with the onset of the LIA. These results are important for the assessment of Antarctic continent mass balance and associated interpretation of the Dome A deep ice core records.     

西南极利文斯顿岛汉那角火山岩地质及火山活动

本文以野外地质资料为基础，并结合岩相学特征，论述了西南极南设得兰群岛利文斯顿岛汉那角（ＨａｎｎａｈＰｏｉｎｔ）火山岩地层及岩石的基本特征，初步讨论了该地火山活动过程。该地互层状产出的火山角砾岩和熔岩，为南极半岛火山岩组的一部分。剖面上出露的三个火山岩地层旋回分别是三期火山作用的产物。第一、二旋回岩层产状的变化记录了火山作用过程中的一次活动间歇。第一旋回的英安岩和含有流纹岩质熔岩夹层的凝灰角砾岩仅为第一期火山活动末的产物；第二旋回为三次较强喷发活动的产物，从安山岩质火山碎屑岩为主，经玄武岩－安山岩质熔岩为主，过渡为含有安山岩或流纹岩质熔浆团的火山角砾岩。第三期火山活动可能更强烈，大面积分布的厚层玄武质熔岩无论从产状上还是在岩石学特征方面都有别于其他旋回。火山岩地层总体产状稳定，平缓地倾向北西，表明该区未受到过明显的构造影响，火山活动中心可能有逐步向北西迁移的趋势，与南设得兰群岛岩浆弧演变趋势一致。次火山岩主要为玄武岩质小岩墙，集中在第二旋回底部。第一、二旋回接触界线两侧凝灰角砾岩表现较强的沸石化。这些现象说明该接触面附近为一薄弱带，侵入活动和蚀变均较易发生。     

南极洲乔治王岛柯林斯冰帽小冰穹顶冰芯数学模式初步断代

冰芯钻取后，样品截取原则和环境记录的初步解释要求对年代－深度剖面有一初步了解，即要求建立冰体随深度变化的时间尺度。根据柯林斯冰帽一年多野外实测资料所揭示的小冰穹运动状况、温度分布、物质平衡和动力学特征，本文采用Ｄａｎｓｇａｒｒｄ－Ｊｏｈｎｓｅｎ模型和等温冰体流动模型（ｎ＝３），分别对一支８０．２ｍ冰芯的时间尺度进行初步估算。结果表明两种模型断代结果非常接近，在距冰床１０ｍ深度处，两模型分别给出１８９７年和１８５４年的冰龄。对比指出两种模型计算出的冰帽各深度冰龄最大误差不大于２％。与冰芯中上部含深褐色火山灰冰层的历史记录年代相比误差小于３％。