全新世千百年尺度气候波动机制

全新世（11. 7 ka BP）作为最年轻的地质年代,其气候变化相对晚更新世冰期稳定,但仍存在千百年尺度的气候波动。造成这些气候波动的可能有多种原因,但至今还没有统一的认识。这一时期的气候变化与人类发展有密切的关系,因此其短尺度的气候变化越来越受到学界的关注,已经开展了大量的研究。通过对文献资料分析,综述了全新世千百年尺度的气候突变的原因。全新世早期温度普遍升高主要与太阳活动变化有关,期间冰盖消融与海洋环流作用引起百年尺度的气候事件。全新世中期气温最高,但也发现多次干冷气候事件,主要为冰川活动导致。全新世晚期温度降低,主要是以火山活动导致的气候变冷。其他因素如地球轨道参数、潮汐作用、冰川作用、海洋环流等在全新世各个时期对气候造成影响。     

千百年尺度气候快速变化及其数值模拟研究进展

千百年尺度全球气候快速变化是古气候研究中的一个重要内容。研究发现，末次冰期和全新世都存在着千年、百年尺度的快速气候变化，其变化幅度可以达到典型的地质变化或天文因子所造成的冰期/间冰期的气候振荡幅度，同时这些古气候事件具有全球性。对冰期和全新世气候变化的数值模拟揭示了气候系统对地球轨道参数变化的响应以及海洋、植被、冰盖、温室气体等反馈因子的重要性,其中大洋温盐环流对北大西洋淡水注入的敏感性与末次冰期和全新世气候快速变化密切相联。利用中等复杂程度的气候模式（EMIC）CLIMBER 2模拟了末次冰期典型时段（60~20 ka BP）D/O和Heinrich事件以及东亚气候的响应过程。模拟研究揭示了全新世青藏高原冰雪环境对亚洲—非洲季风气候的显著影响。今后的古气候模拟研究将在改进模式分辨率、结合古气候代用资料确定更加符合历史时期边界条件以进一步改善气候模式的基础上,更加注重气候突变机制的研究以及加强全球变化背景下的区域气候的长期变化研究。     

黑龙江五大连池火山口湖沉积物有机残体粒度记录的早全新世千百年尺度夏季风降水演化

目前已在我国大量地质记录中发现全新世早期的千百年尺度气候事件,但较高纬度地区相应的记录仍较少。因此,有必要在我国较高纬度地区进行千百年尺度气候事件的重建。本文对五大连池火山口湖沉积物进行研究,以精确的14C年代框架为基础,对沉积物(未去除有机残体)粒度数据进行粒级-标准偏差分析,提取了83μm敏感粒级,发现该粒级主要成分为有机残体,其粒度和含量可作为夏季风降水代用指标,进而利用该组分重建了我国东北地区早全新世夏季风降水演化历史。结果表明,我国东北地区早全新世季风降水频繁波动,存在~8.6 ka,9.2 ka,10.2 ka和11.6 ka四次千百年尺度显著弱夏季风事件。在年代误差范围内,四次弱夏季风事件与我国季风区其他气候记录、北大西洋冰筏沉积及太阳活动记录在时间上均有较好的一致性,指示早全新世千百年尺度干旱事件在我国季风区普遍存在,且与北大西洋浮冰事件及太阳活动密切相关。但五大连池火山口湖有机残体粒度记录的四次千百年尺度弱夏季风事件持续时间明显短于其他气候记录中的相应事件,初步推测为北大西洋浮冰事件通过影响热带季风进而影响较高纬度地区,季风信号从低纬传输至高纬变弱,致使事件持续时间明显缩短。     

青藏高原东北部泥炭沉积粒度与元素记录的全新世千年尺度的气候变化

通过对青藏高原东北部共和盆地泥炭沉积的粒度与地球化学元素分析, 重建了区域全新世千年尺度的气候变化过程. 结果显示: 10.0~8.6 cal ka BP区域暖湿程度逐渐增加, 但在8.6~7.1 cal ka BP气候相对寒冷干燥, 7.1~3.8 cal ka BP 暖湿程度总体上为全新世最佳, 但也出现明显的气候波动, 3.8~0.5 cal ka BP气候向冷干方向发展, 0.5 cal ka BP以来气候又逐渐转向暖湿. 这一特征与中国东部季风区的气候变化有很好的一致性. 此外, 区域全新世气候变化过程中存在10次千年尺度的寒冷事件, 并与高原冰芯、 湖泊、 泥炭和风成沉积记录的古气候变化, 甚至与北半球高低纬度的气候变化都具有良好的可比性. 因此, 认为区域全新世气候变化具有"季风模式"与"千年尺度震荡"的双重特点.     

基于中等复杂地球系统模式的全新世 气候突变事件模拟试验*

全新世暖湿气候背景下的代表性气候突变是发生在约8.2kaB.P. 和4.2kaB.P. 的气候突然变冷变干的事件。对于气候突变事件的出现,海洋环流被普遍认为是其中的关键环节。科学家们利用不同类型的气候模式进行过个例和机理模拟试验,但还未能对气候突变机理做出合理的解释。本研究使用一个中等复杂程度的地球系统模式EMIC ( Earth-system Models Intermediate Complexity) MPM-2,模拟研究了全新世气候背景下北大西洋区域,淡水强迫机制作用对温盐环流以及全球气候的可能影响、气候系统响应和恢复时间特征以及南北半球的差异。模拟结果表明海洋对北大西洋淡水通量异常的强度响应敏感,海洋环流对热量和盐份的输送与淡水通量异常强度之间的平衡决定了温盐环流能否对淡水强迫产生不可逆转变,当淡水通量异常达到某一阈值后可能引起海洋和气候平衡态的改变。同时还发现,在气候变化过程中,两次淡水通量异常对海洋和大气系统的强迫作用是不同的,首次淡水通量异常对气候平衡态的影响要远大于其后的淡水通量异常。模拟结果还表明,北大西洋海洋的异常状况可以通过海洋、大气等各圈层相互作用传递到不同圈层和空间区域,在南北半球出现不同的响应特征。上述模拟结果对于认识全新世气候变化特征、不同突变事件之间的关系及其对现代气候的可能影响具有启发意义。     

青藏高原东北部风成沉积微量元素揭示的全新世千年尺度气候变化*

通过对青藏高原东北部共和盆地典型古土壤—风成砂剖面的释光（OSL）年代测定和沉积物中微量元素的分析,重建了区域全新世千年尺度的气候变化过程。研究表明,除Co、Rb、Sr和Ba以外的12种微量元素所反映的气候变化规律较显著,其含量变化曲线上的峰值段对应于古土壤层而谷值段对应于风成砂层,这一现象可作为气候暖湿、冷干波动的标志;区域全新世气候变化可分为以下阶段：11.8～10.0 ka气候寒冷干燥,10.0～9.2 ka气候逐渐趋于暖湿,9.2～4.6 ka气候相对冷干,4.6～0.7 ka气候相对暖湿,0.7 ka以来气候明显寒冷干燥;区域全新世气候变化中存在8次寒冷事件,与青藏高原和北大西洋揭示的寒冷期具有明显的对应关系,表明共和盆地千年尺度的气候变化与全球气候变化具有一致性。     

汉江上游全新世特大古洪水事件光释光测年研究

古洪水事件对中国古代文明的演变进程产生过重大影响,古洪水水文学研究是全球变化研究的前沿课题.通过野外深入考察,在汉江上游河谷阶地上,发现典型的全新世剖面中赋存古洪水滞流沉积层,记录了古洪水事件的气候水文信息.选择三个剖面系统采样,应用SAR法的Post-IR OSL技术对样品进行测年研究,获得了14个OSL年龄数据.结合样品的粒度成分和磁化率等气候替代指标测定分析,获得了全新世洪水事件与气候变化关系的记录.证明在距今9.5~8.5 ka和3.2~2.8 ka前,汉江上游经历了2个特大洪水期.该流域黄土—古土壤剖面记录了全新世早期气温回升增湿的气候,由于大气波动失稳,出现了9~8 ka前的全球降温事件;中期土壤成壤强烈,记录了温暖湿润的气候;晚期形成的现代黄土和表土层,记录了相对干旱的气候.由此揭示了在全新世早期气候波动失稳和中期向晚期过渡的气候转折时期,气候变化剧烈,降水变率增大,是导致特大古洪水事件频发的主要原因,这也是该区域气候水文事件对全球气候变化响应规律的具体表现.     

塔克拉玛干沙漠北部全新世环境演变(Ⅱ)

全新世以来塔克拉玛干北部（以下简称塔干北）主要沉积物组成为亚粘质土、细砂夹杂着粉砂。分析该区域沉积物的分层结构和粒度组成、化学元素、孢粉、碳酸钙、矿物表明:区域气候以干燥为主,并存在着高温与冷凉的温度波动,且气候的这种变化与全球气候的变化紧密相关。塔干北气候变化受全球径向环流影响较大,纬向环流影响较小。     

小珠山文化发展的气候环境背景初探

气候环境对古文化的发展影响深远,是环境考古研究的重要内容。小珠山文化是辽东半岛新石器时期以来最重要的一支考古文化,其发展过程与全新世气候环境的关系并不明晰。为了研究小珠山文化发展的气候环境背景,本项研究分析了以辽东半岛为主的全新世气候变化过程,结合主要遗址的考古记录,探讨气候环境变化对小珠山文化的发源、发展、衰落过程、文化交流、遗址分布、生业模式方面的影响。研究表明：全新世气候环境变化对小珠山文化发展的不同阶段具有显著影响。早全新世8.2 ka B. P.冷事件可能促进了兴隆洼文化的南下,是小珠山文化发源的有利条件;中全新世早期,温暖湿润的气候为小珠山文化发展提供了先决条件;中全新世晚期,不稳定的气候条件促进了小珠山文化第三期的文化交流以及农业发展,4.2 ka B. P.气候事件则可能是导致小珠山文化走向衰落的重要气候因素。小珠山文化遗址分布呈现出由海岛到陆地的特点,气候变化引起的海岸线和可利用资源等变化是导致小珠山遗址分布变化的重要因子,同时对文化交流和生业模式的改变也起到了重要作用。该研究对揭示长时间尺度下古文化发展对气候变化的应对策略与规律提供参考。     

"8.2 ka BP冷事件"的研究现状展望

统计了全新世早期气候突变事件"8.2 ka BP冷事件", 并对其触发机制及区域气候响应做了较深入的分析. 从各种气候记录的分布情况来看, 全新世早期的这次冷事件是全球性气候事件, 并非是一种局部气候变冷事件. 全新世早期Agassiz和Ojibway阻塞湖在大约8.47 cal ka BP时突然排泄, 可能是造成8.4～8.0 cal ka BP时期北大西洋地区突然降温的主要原因;另外, 8.4～8.0 cal ka BP期间的太阳辐射量减小或太阳活动减弱, 也可能对全新世早期的这次冷事件有一定强化作用. 由于西风带南移和季风环流减弱等原因的影响, 使得这次冷事件区域气候响应有明显的不同, 欧洲的中高纬度地区、东亚地区呈现一种冷干的气候状态;北美洲三分之二的地区降水量减少、风力加强;中美洲、非洲的大部分地区和阿拉伯半岛均以干旱为主;东欧、地中海地区呈现普遍的冷湿气候环境, 亚马逊盆地、智利玻利维亚高原呈现低湿的气候状况.     

Dynamics of the East African climate

Results of studies on regional climatic trends and the factors controlling the regional climate have been discussed in this paper. Potential impact of impending climatic change on the natural resources and socio-economic activities has also been projected. Well-recognised systems which control the space-time variation of rainfall and temperature over the region include the space time characteristics of (i) Intertropical convergence Zone (ITCZ), (ii) Monsoonal wind systems (iii) Subtropical anticyclones (iv) Tropical cyclones (v) Jetstreams (vi) Easterly/Westerly wave perturbations (vii) Extra-tropical weather systems (viii) Quasi-biennial oscillations and ENSO events with their telelinks. No statistically significant trends have been observed in the inter-annual characteristics of rainfall at most of the locations. Apart from urbanization signals from the large urban centres, no statistically significant trends have been observed in the temporal temperature patterns over the region. Inter-annual variation of temperature is seen to be inversely associated with rainfall which in turn is also associated with ENSO signals. However, data of mountain glaciers has shown depletion of glaciers but, the river flow data has not shown any decreasing trend so far. The lake levels also reflect only the inter-annual variations attributable to wet and dry conditions.     

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。     

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.     

新疆21世纪气候变化的高分辨率模拟

使用一个25 km高水平分辨率区域气候模式(RegCM3),嵌套MIROC3.2_hires全球气候模式结果,进行了IPCC SRES A1B情景下,东亚区域21世纪气候变化的模拟,针对新疆地区进行了分析.首先对模式模拟的当代（1981-2000年）气候进行检验,结果表明:模式对年平均气温、降水的空间分布和数值均具有较...     

中国天山地区降水对全球气候变化的响应

天山地区的降水变化及其对全球气候变化的响应是近年来研究的热点。利用中国天山地区40个气象站1951-2014年的月降水数据,运用线性倾向估计、相关分析等气候诊断方法,分析了该区域的降水变化,探讨了主要气候指数与降水同步变化的相关关系。结果表明：年降水呈现出"西多东少,北多南少,高山多外围少"的特征,年降水变化率为6.0 mm·（10a）^-1。SASMI与年降水表现为显著正相关,PDO、PNA和AO与年降水表现为弱正相关,且有局限性。在枯水期,SASMI与天山北坡及部分中高山地带的降水表现为弱正相关,而在西天山南坡表现为弱负相关,ENSO与中、西天山南北坡的中低山带的降水变化相关性较高。在丰水期,SASMI与天山南坡和高山区降水变化相关性较高,PDO与中、西天山南北坡的低山带部分站点的降水变化相关性较高。     

气候变化对山东降水及极端天气气候事件的影响分析

根据新中国成立以来山东省气温资料进行分析,从温度变化来反映山东气候变暖的趋势;在此基础上根据山东省近60年的水文资料分析气候变化对山东降水及极端天气气候事件的影响。结果表明,60年来山东气候呈变暖趋势,随着气候的变化,山东省年降水量呈减少的趋势,并导致极端天气气候事件出现频率及强度呈增大趋势。     

1960-2012年江苏省气候变化特征

运用统计学方法, 引入气候趋势系数, 分析江苏地区在全球变暖的气候背景下, 气温、降水变化与时间序列的相关性, 得到从1960-2012年江苏省年平均气温、年平均降水量的气候倾向趋势. 研究表明, 该时间段内, 江苏地区有明显增暖趋势; 年平均降水量也与年代呈正相关, 但是两者系数的地区分布却存在不同. 以长江为界区分, 江南较江北更加暖湿, 且江南经济发达地区此现象更为明显. 深层探究江苏地区升温的原因是最低温度的升高, 而江南比江北温度升高的原因则是江南最高气温的升高. 通过四季对比研究得出, 该地区春季升温最为明显, 其中以最低温度的升高最为显著. 春季及秋季降水都呈现减少趋势, 江南地区秋季降水减少最明显, 夏秋季降水增加, 其中江南地区夏季降水增加最显著. 对于气温、降水的EOF分析也进一步验证了该地区增温增湿的总体趋势. 进一步讨论得出, 江苏地区江南江北气候差异的主要原因在于城市化程度的不同, 随着江南江北经济差距的缩小, 此差距预计将减少.     

An Environmental Risk Assessment/Management Framework for Climate Change Impact Assessments

This paper presents an environmental risk assessment/risk management framework to assess the impacts of climate change on individual exposure units identified as potentially vulnerable to climate change. This framework is designed specifically to manage the systematic uncertainties that accompany the propagation of climate change scenarios through a sequence of biophysical and socio-economic climate impacts. Risk analysis methods consistent with the IPCC Technical Guidelines for Assessing Climate Change Impacts and Adaptations are set within a larger framework that involves stakeholders in the identification, assessment and implementation of adaptation measures. Extensive consultation between parties occurs in a flexible structure that embeds scientific methods of risk analysis within a broad setting of social decision-making. This format is consistent with recent forms of environmental risk assessment/management frameworks. The risk analysis links key climatic variables expressed as projected ranges of climate change with an upper and lower limit, with impact thresholds identified collaboratively by researchers and stakeholders. The conditional probabilities of exceeding these thresholds are then assessed (probabilities using this method are conditional as the full range of uncertainty for the various drivers of climate change, and their probability distributions, remains unknown). An example based on exceeding irrigation demand limited by an annual farm cap is used to show how conditional probabilities for the exceedance of a critical threshold can be used to assess the need for adaptation. The time between the identification of an acceptable level of risk and its exceedance is identified as a window of adaptation.The treatment of risk consists of two complementary actions, adaptation to anticipated changes in climate and the mitigation of climate change through reductions in greenhouse gas emissions. Both of these actions will reduce the risk of critical thresholds being exceeded. The potential of this framework for addressing specific requirements of the United Nations Framework Convention for Climate Change is discussed.