小冰期时中国南方地区降水模式的差异研究

小冰期是过去一千年中全球气候变化的重要事件之一。关于小冰期时中国季风区和西风影响区气候变化的对比研究众多,但是缺乏中国南方地区降水模式时空差异的研究,难以了解中国南方地区降水变化规律。为了系统地了解小冰期时中国南方地区降水的复杂性,本文将中国南方地区划分为东南—华南沿海地区、中部地区以及西南地区三个区域,总共选取了19条高分辨率的古气候记录进行对比研究,主要有以下几点认识:(1)相对于中世纪暖期而言,小冰期期间中国南方东南—华南沿海地区的气候偏湿,这可能与雨带在中国南方的滞留时间延长和沿海地区受台风的影响增强有关。(2)中国中部地区秦岭南麓和神农架高山林区在小冰期时期主要呈"冷湿"的模式,差异在于秦岭南麓区域主要在小冰期中后期偏湿,这与中部其他区域偏"冷干"的模式不同。这种区域差异可能是由于地形地势和大气环流的复杂性导致。(3)中国西南地区受印度夏季风和东亚夏季风的共同影响,且该区域地形复杂,其气候变化在小冰期时期存在更加明显的空间差异,没有呈现出比较一致的降水模式。与小冰期期间的降水变化不同的是,近30年东南—华南沿海地区除了台湾和雷州半岛,其他区域降水明显减少,可能受气温和人类活动等因素的影响。通过结合高分辨率的古气候记录,我们系统分析了中国南方小冰期的干湿模式在时空上的差异及其可能的影响因子,这对于认识小冰期时中国南方不同区域降水的复杂性及未来旱涝灾害的防控具有一定意义。     

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。     

近40年中国平均气候与极值气候变化的概述

随着中国气象局对近50年来逐日气象观测资料的释放,人们从不同的角度对中国平均气候和极端气候的分布特征有了更多的了解.从目前研究的结果来看,这些认识需要有一个集成,即需要有一个总体的归纳和解释.通过中国近40年来的温度极值和降水极值事件的分析认识到全球增暖和区域环流异常决定着气候极值事件的分布格局.与全球增暖相联系的是:我国微量降水在空间上表现为一致的减少趋势,我国北方寒潮事件显著减少,冷夜和冷日的减少与暖夜和暖日的增多并存,以及极端强降水有增多的趋势.与东亚季风气流和西风带气流异常对应的我国有效降水在区域分布上发生了显著变化,东部季风区中的"北涝南旱"从1970年代末转型为"南涝北旱",与华南的偏干一起形成了东部季风区降水从华南、长江到华北的"-、 、-"异常分布型,但华南在1991年出现了转湿的突变;东北和西北先后从1983年和1987年前后转为暖湿气候.极端温度和极端降水趋势的空间分布与平均温度和平均降水趋势的空间分布一致.     

近300a来古里雅冰芯记录的气候突变事件

根据古里雅冰芯高分辨率气候环境信息记录,利用小波气候突变的检测方法,对近300a来的气候突变事件进行了检测.结果表明,在百年尺度上,近300a来古里雅冰芯中所记录的δ¹⁸O(温度代用指标)发生了2次突变,分别在1788年和1932年;净积累量(降水量的代用指标)也发生了2次突变,分别在1805年和1939年;降水突变发生的时间迟于温度突变发生的时间.时间尺度越短,发生突变的次数则越多,这也体现了气候变化的层次性.因此,较好地确定隐含在气候资料中冷暖(干湿)期突变的位置,从冷暖(干湿)期的变更上去把握气候变化,将有助于认识气候变化的机理.     

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...     

兴凯湖沉积物有机碳和氮及其稳定同位素反映的28kaBP以来区域古气候环境变化

兴凯湖是东北亚最大的淡水湖,也是中俄界湖。我们是国内首次对兴凯湖一根长269 cm的沉积岩心进行了研究,结果显示:δ13Corg和TOC之间显示较好的负相关性,说明δ13Corg低值时期,气候温暖或湿润,δ13Corg值处于高值时期,气候冷干;C/N比值和TOC之间显示较好的正相关性,C/N比值平均值为11.4,显示兴凯湖沉积物有机质以内源浮游植物生产为主;δ15Norg高值对应于气候冷干期,此时沉积物有机质更多的来源于浮游植物,δ15Norg低值对应于暖湿期,但营养盐输入的减少也会造成δ15Norg值降低。兴凯湖沉积物有机碳和氮及其稳定同位素数据综合分析结果表明:28 480～26 160 cal.aBP,湖区气候冷干;26 160～22 880 cal.aBP,湖区气候温暖湿润;22 880～18 180 cal.aBP,流域处于末次盛冰期多年冻土环境;18 185～12 650 cal.aBP,对应于Blling/Older Dryas/Allerd气候波动暖期;90～78 cm段,对应于Younger Dryas事件;11 500～4 570 cal.aBP,进入全新世暖湿期,早期气候温干,晚期气候温湿;4 570～1 470 cal.aBP,气候冷干;1470 cal.aBP以来,又转为暖湿气候。     

中国西北现代气候变化事实与未来趋势展望

利用西北地区建站至2000年常规气象观测站资料及美国NCEP/NCAR再分析全球网格点资料,分析了西北地区现代气候变化的特点,揭示了西北地区气候由暖干转向暖湿的事实.在此基础上对未来几十年气候变化趋势作了初步估计.     

内蒙古岱海地区小冰期气候演化特征的地球化学记录

通过对地处气候敏感带的岱海湖泊岩芯介形类壳体丰度、Sr/Ca和Mg/Ca摩尔比值，以及自生碳酸盐氧同位素组成等地球化学指标的综合分析，结合岩芯的岩性特征和^210Pb、^14C测年，重建了岱海小冰期以来气候环境演化过程，揭示小冰期前期本区以冷湿气候为主，在中后期，气候寒冷干旱，间有气候转温和的冷湿、湿干气候。本区小冰期气温变化与华北其他地区具有一致性，但降水与气温组合状况复杂，反映了明显的区域特征，其原因可能是气候转型期经向环流加强，气旋活动加强所致。     

珠江流域降水干湿时空特征及气候因子影响研究

利用模糊C-均值聚类算法、皮尔逊相关和滑动相关分析等方法,对珠江流域做了气候一致性分析,在此基础上,研究了珠江流域不同分区年降水和干湿季降水变化的时空特征,分析了区域干湿变化与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、北大西洋涛动(NAO)、印度洋偶极子(IOD)和太平洋10年涛动(PDO)等主要气候因子的遥相关关系,探讨了珠江流域干湿变化的气候成因。在此基础上,进一步研究上述气候指标对不同时间尺度干湿变化影响的平稳性与差异性。除此之外,还研究了气候指标的冷暖期对基于6个月SPI值的珠江流域干湿状态的影响。研究表明:(1)IOD、NAO和ENSO分别是导致珠江流域年降水、湿季降水和干季降水发生变化的主要影响因素,且对当年及下一年降水的影响是相反的。(2)珠江流域不同时间尺度的降水与对其有显著影响的气候指标(年降水与IOD,湿季降水与NAO,干季降水与ENSO),两者之间不同时期的滑动相关往往具有较强的相关性和前后相关一致性。(3)各气候指标对珠江流域不同时间尺度降水的影响在空间分布上不太均匀。(4)不同位相下气候指标对珠江流域干湿状态的影响存在较大差异。总体而言,当处于各气候指标暖期时珠江流域出现湿润期的概率较冷期时更大且在空间分布上更均匀。     

西南河流源区径流量变化规律及其未来演变趋势

采用统计学方法及集合经验模态分解、小波分析、水文模型等多种方法,在对气象水文、湖泊岩芯、树木年轮、气候模式数据进行深入分析的基础上,研究了西南河流源区径流变化规律与历史丰枯规律及其驱动机制,分析了未来气候变化影响下的径流演变趋势。结果表明:三江源地区的径流近50 a整体表现为上升趋势,雅鲁藏布江流域除尼洋河外的其他区域年径流量整体呈不显著下降趋势,气候变化是导致三江源、雅鲁藏布江和怒江流域径流变化的主要原因,其中降水是引起径流变化最关键的因子;主要河流径流不同时间尺度的丰枯演变规律为,雅鲁藏布江中游全新世洪水事件呈现出早晚全新世频繁、中全新世相对较少的特征,近500 a怒江流域重建径流序列存在10个丰水期和10个枯水期,丰枯序列变化主要受季风环流和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)活动的影响;在未来15~60 a,全球持续增温将使西南河流源区平均年径流深相比近30 a增加6%~14%,而极端径流呈现出“干更干、湿更湿”的变化特征,同时生态因子对径流变化的影响不可忽视。     

中国西北气候由暖干向暖湿转型的特征和趋势探讨

由于全球显著变暖和水循环加快,使得中国西北主要是新疆地区于1987年气候发生突然变化,随着温度上升,降水量、冰川消融量和径流量连续多年增加,内陆湖泊水位显著上升,洪水灾害也迅猛增加,同时,植被有所改善,沙尘暴日数锐减,从而改变了19世纪末期至20世纪70年代的变暖变干趋势.以降水量增加超过蒸发量增加所导致的径流量增长及湖泊水位上升作为气候向暖湿转型的主要标准,西北地区目前的气候变化可分为3个区域,即1)显著转型区;2)轻度转型区;3)未转型区.作者初步认为,西北气候向暖湿转型可能是世纪性的,预期西北东部在21世纪上半期也会向暖湿转变,但预测有较大的不确定性.     

Study on the Relationship between Large Volcanic Eruptions and Temperature Variation Based on Tree-Ring Data in the Eastern Tibetan Plateau during the Past Millennium

Volcanic eruptions can significantly cool the global troposphere on the time scales from several months up to a decade due to reflection of solar radiation by sulfate aerosols and feedback mechanisms in the climate system. The impact of volcanic eruptions on global climate are discussed in many studies. However, few studies have been done on the impact of volcanic eruption on climate change in China in the past millennium. The 1300-year and 600-year temperature series were reconstructed based on the six tree-ring temperature proxy data in northeastern and southeastern Tibetan Plateau, respectively. Three warm periods occurred in 670-920,1000-1310 and 1590-1930, and three cold periods happened at 920-1000,1310-1590 and 1930-2000 in the northeastern Tibetan Plateau. There were two obviously warm periods (1385-1450 and 1570-1820) and two cold periods (1450-1570 and 1820-2000) in southeastern Tibetan Plateau. Contrasting with volcanic eruption chronology, we analyzed the relationship between volcanic activity and temperature variation in the eastern Tibetan plateau during the past millennium using Superposed Epoch Analysis (SEA) method. The results indicated that the temperature decreased one year after large volcanic eruptions located beteen 10°S and 10°N in latitude in northeastern Tibetan Plateau and two years in southeastern Tibetan Plateau. The volcanic eruptions occurred at different latitudes have different impacts on the temperature variations, which may be caused by regional difference, the nature of the eruption, the magnitude of the resulting change in incoming solar radiation, prevailing background climate and internal variability, season, latitude, and other considerations.     

Environmental conditions leading to the formation of Holocene soil layers in the Northern Taklimakan Desert,Tarim Basin,Northwest China

Radiocarbon‐dated palaeontological remains and bedding features suggests that climatic changes in the northern Taklimakan Desert since the beginning of the Holocene can be divided into four stages: (i) 12 000–10 000 BP, a cool–to temperate–dry climate resulting in apparent alluvial–fluvial and weak aeolian activities; (ii) 10 000–8000 BP, a dry cold climate, resulting in large‐scale sand dune activity under regional desert expansion; (iii) 8000–3000 BP dry, warm climate, with a decreased area of shifting sand and the fixation of many sand dunes; (iv) 3000 BP to present, rising aeolian activity resulting in sandstorms, under the combined influence of climatic warming and excessive exploitation of land and water resources. Holocene deposits from profiles in the Northern Taklimakan Desert consist mainly of fine‐grained aeolian sand and silty clay. The fine aeolian sand was formed from re‐sorting of aeolian sand during the cold period of the Holocene, while the silty clay was formed by flood deposition in the Holocene warm period. The desert and desert steppe arboreal species and high CaCO₃ content of the warm period strata suggest that the Holocene climate in the area, although generally dry, varied between warm/dry and cold/dry, and, especially in recent times, has become increasingly dry. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Carbon and Oxygen Stable Isotope Values and Microfossils at 41.4–4.5 ka BP in Tai Co, Tibet, China, and Their Paleoclimatic Significance

Two sedimentary sections were measured at Tai Co (Co means lake in Tibetan) in western Tibet, China. The two sections are almost all composed of clay carbonate beds except in their lower parts where there are carbonized plants at >10 cm depths and dark-colored carbonate clay and clay at 50–70 cm depths, yielding abundant gastropods, ostracods, and charophytes. The carbon and oxygen stable isotope values of carbonate, ostracods, and charophytes and ecological features of microfossil communities indicate the following climatic change in the area from 41.4 to 4.5 ka BP: at 41.4–26.2 ka BP, the climate was relatively wet; at 26.2–25.5 ka BP, it was slightly warm-dry; at 25.5–22.5 ka BP, it was warm-wet; at 22.5–21.0 ka BP, it was slightly cold-wet; at 20.5–17.5 ka BP, it became cold abruptly and slightly wet, implying the climate of the last glacial maximum; at 17.5–16.0 ka BP, it was slightly cold-dry; at 16.0–11.8 ka BP, it was slightly warm-wet; at 11.8–10.4 ka BP, it was relatively cold-dry, roughly equivalent to the climate of the Younger Dryas, and at 10.4 ka BP, the temperatures began to rise again; at 10.4–9.4 ka BP, it was slightly warm-wet; at 9.4–8.5 ka BP, there occurred short warm-wet oscillations; at 8.5–7.9 ka BP, it was slightly dry-cold, representing a strong temperature-lowering and drying event in the postglacial stage; at 7.8–6.3 ka BP, it was slightly warm-wet; at 6.3–4.5 ka BP, the climate tended to be cold-dry. 4.5 ka BP recorded the maximum aridity since the late part of the late Pleistocene.     

北京平原区中更新世以来的孢粉组合及其古气候意义

通过对北京平原区3个孔（顺义高丽营GZK1孔、昌平马池口CHZK1孔及大兴DZK1孔）的孢粉资料进行研究和对比,分析了北京平原区中更新世以来的气候变化,并将其划分为8个阶段：第1阶段气候较寒冷干旱,第2阶段气候温暖湿润,第3阶段气候温凉较湿,第4阶段气候温暖较干旱,第5阶段气候较寒冷干旱,第6阶段气候特征为早期暖湿,晚期温凉干旱,第7阶段气候较寒冷干旱,第8阶段气候温和湿润。     

1929—1930年中国极端冷冬事件的重建*

气候变暖背景下,极端寒冷事件仍有发生且常伴随严重的经济、社会影响,需要更为深入的研究。1929—1930年极端冷冬事件作为增暖背景下的极端冷事件,对其研究相对缺乏。通过收集并分析民国时期的气象器测资料和报刊资料,对1929—1930年中国极端冷冬事件进行探讨。结果表明: (1)本次冷冬的空间范围包括华北地区、长江流域(重庆至入海口段)和北疆地区,西北地区可能存在冷冬;寒冷的核心时段为1929年12月到次年1月。(2)本次冷冬时空范围内的地区月平均气温极端性强,华北、长江流域的12月份均温都超过十年一遇的冷事件水平,长江流域、北疆地区的1月份均温均超过五十年一遇水平;但月最低气温的极端性较弱,大部分站点月的最低温达到五年一遇水平,部分站点月超过十年一遇水平。(3)本次冷冬至少经历了7次区域性或全国性的降温事件,其中有3次降温事件达到全国性寒潮事件标准,时段分别为12月1—5日、12月16—20日和1月1—5日;其中第1次和第3次是影响中国的典型中路寒潮路径,第2次降温过程的时空特征不显著。(4)综合本次冷冬前旱后涝气候特点、该时段内ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)指数的变化以及前人对ENSO和中国气候变异的关系研究,推测1920s末到1930s初期的气象灾害很大程度受影响于ENSO事件。     

银川盆地晚第四纪环境特征

依据银川盆地８个钻孔的第四系的研究，对该区近１２万年的自然环境特点进行了探讨。结果表明：该时期植要是在森林草原与草原类型间频荒漠草原４个发展阶段，其中短时间尺度的植被演替主要是在森林草原与草原类型间频繁发生。     

冰芯和气象记录揭示的青藏高原百年来典型冷暖时段气候变化特征

气候冷暖变化问题是全球科学家研究的一个聚焦点,但高海拔地区的气候变化过程尚不十分清楚,作为全球气候变化的敏感区的青藏高原更是如此. 以青藏高原北部的古里雅冰芯、唐古拉冰芯和南部的达索普冰芯、宁金岗桑冰芯δ¹⁸O记录作为温度代用指标,同时结合青藏高原西北缘的吉尔吉斯斯坦Naryn站长期气象记录和北半球同时期的气温变化进行比较,研究了过去100 a来青藏高原北部和南部的温度变化. 结果显示：青藏高原过去100 a来共出现1910年左右、1920年左右、1950年左右、1970年代4个冷期,各冷期之间对应出现4次暖期,并且变冷的程度越来越弱而变暖的程度越来越强. 其次,青藏高原气候的变冷变暖在不同地区和不同时段差异很大：从空间尺度上看,青藏高原北部变暖过程比南部更强烈;从时间尺度上看,1910年左右和1920年左右的两次变冷十分明显,但1950年左右和1970年代的两次变冷不明显. 另外,虽然有发生在1990年代早期的短暂降温过程,但与其说是一个冷事件,还不如说是一次变暖过程中的短暂停顿,随后表现为持续升温.     

孢粉记录的岱海盆地1 500年以来气候变化

根据岱海盆地99A孔1.84m以上地层较高分辨率的孢粉资料,运用中国北方部分科属花粉-气候响应面定量恢复了岱海盆地1500aB.P.以来的七月平均气温和年均降水量。研究结果表明,岱海盆地的气候变化表现出明显的过渡带特征,1500aB.P.以来,七月平均气温除1500～1300aB.P.时段外,多低于现在;1500～980aB.P.岱海盆地的气候变化为温干-冷湿交替,980～400aB.P.以凉干-冷湿交替为特征,400aB.P.以来变为凉干-温湿的交替。980aB.P.以来,伴人植物草、荨麻花粉增加,表明人类活动加剧。是否是人类活动的加剧导致了400aB.P.以后岱海盆地气候变化格局的改变,值得进一步研究。     

中全新世云南寻甸地区气候演化过程及其驱动机制初步研究

通过对云南寻甸仙人洞XR1石笋进行TIMS-U系测年、氧碳同位素、有机碳含量分析,重建了寻甸地区中全新世季风气候演化模式:(1)8.0～6.0kaB.P.为温暖湿润期;(2)6.0～5.1kaB.P.为气候突变期,气候由温湿变为冷干;(3)5.1～2.1kaB.P.为凉干期。通过石笋有机碳含量与石笋δ18O记录对比,认为石笋有机碳可以反映气候变化,但是存在滞后效应。最后,利用XR1石笋δ18O记录与北半球33°N太阳辐射量,本文初步分析了云南寻甸地区中全新世气候变化的驱动因素:寻甸地区中全新世气候的整体变化趋势受33°N太阳辐射量控制,同时受中全新世火山活动的影响。