青藏高原冰芯稳定氧同位素记录的温度代用性研究

以青藏高原为主体的第三极地区是中、低纬度最大的冰川作用区.冰芯记录可为该地区过去气候环境变化研究提供重要的信息.但在青藏高原地区尤其是高原南部印度季风影响区,其冰芯稳定同位素记录的解释还存在着不确定性.本文整合青藏高原不同空间位置上的10支冰芯δ18O记录,以研究其空间集成的序列与区域温度的关系,来论证青藏高原冰芯稳定同位素指标的温度代用性.将青藏高原北部和南部各5支冰芯及整个青藏高原面上的这10支冰芯δ18O记录经Z-score标准化处理后,与相应区域的器测气温标准化序列进行统计分析.结果发现,无论是高原北部、高原南部还是整个高原面上,冰芯δ18O与气温的标准化序列均存在显著的相关关系.在此统计分析基础上,将冰芯δ18O标准化序列延伸至1900年,从而重建了20世纪青藏高原地区气温变化,该气温序列与北半球气温变化具有较好的相似性.如上分析表明,青藏高原冰芯δ18O记录是区域气温变化的良好代用指标,多支冰芯δ18O记录的综合集成能更好地揭示过去气候变化特征.     

青藏高原冰雪不溶微粒研究进展

不溶微粒是冰雪中重要的气候环境变化参数，通过冰雪中微粒记录研究气候环境变化是冰雪研究的一个重要方向。20世纪中后期对冰雪微粒的研究主要集中在南极和格陵兰，到20世纪末期时一些研究人员开始关注中纬度的冰雪微粒的研究，特别是青藏高原冰雪微粒的研究。到目前为止，共有4根冰芯（敦德冰芯、古里雅冰芯、达索普冰芯和慕士塔格冰芯）和数个雪坑开展了微粒研究。青藏高原冰雪微粒研究主要从微粒定年、微粒浓度、粒径分布、特殊事件的记录以及与可溶性离子的关系等方面进行了研究。主要回顾了从80年代末开始的青藏高原冰雪微粒研究的一些主要方法和主要成果并且展望了今后微粒重点研究的方向。     

近1000年来青藏高原南部和北部 大气尘埃载荷变化的冰芯记录*

依据青藏高原目前所取得冰芯的尘埃分析结果,初步分析了近1000年来青藏高原南北大气尘埃载荷的时空变化特征。研究表明,高原南部达索普冰芯记录的高尘埃含量时期为1270s~1380s和1870s~1990s,而北部马兰冰芯记录的高尘埃含量时期为1130s~1550s和1770s~1940s。近1000年来青藏高原南北冰芯中尘埃含量呈现不同程度的增加总趋势,这可能指示了环境的变干趋势。青藏高原冰芯记录还反映出,高原北部地区大气中的尘埃载荷明显高于南部地区;高原北部地区大气尘埃载荷春季最大,而南部地区非季风季节最大。另外,通过对高原南北冰芯中尘埃含量记录与δ¹⁸ O记录之间相关关系分析,揭示出大气尘埃载荷变化与气温变化之间关系在高原北部地区呈显著负相关,而在南部地区却呈显著正相关。这说明青藏高原南北气候环境变化的差异性。     

青藏高原冰芯研究

冰芯研究是全球变化研究的重要内容之一,冰芯因其分辨率高,信息量大,保真性强,时间序列长和洁净高而成为研究地球系统中生物,化学和物理过程的最好媒体,文章首先阐述了青藏高原冰芯研究的基本内容,即与冰芯研究相关的过程研究和冰芯记录研究,然后对近１０多年来青藏高原冰芯研究的主要成果进行了总结,并将青藏高原冰芯研究的主要成果归纳为５个方面,同时指出青藏高原冰芯研究８个方面取得了突破性的进展,最后,从野外工作     

古里雅冰芯氧同位素地层学

在冰芯研究中,氧同位素比率不仅是气温的一种代用指标,而且其变化又是冰芯年层划分的依据之一。本文着重阐述了青藏高原古里雅３０９ｍ冰芯中δ^１８Ｏ记录研究的一些结果。对于该冰芯上部１２０ｍ,根据δ^１８Ｏ等的季节变化特征可划分出２０００多个年层,这是该冰芯高分辨率气候环境记录恢复的基础。借助于放射性物质（３６ＣＩ）测年等手段,建立了该冰芯下部的时间标尺。据此恢复了０．１２５Ｍａ以来古里雅冰芯中１８Ｏ记录,将其与深海沉积中的氧同位素变化相比较,可划分出阶段 １,２,３,４和５,其中阶段５又可划分出 ５个业阶段,即ａ,ｂ,ｃ,ｄ和ｅ亚阶段。古里雅冰芯１８Ｏ记录的一个突出特征就是其升高和降低的幅度都很大,这反映了青藏高原对于气候变化的响应是极为敏感的。５ｅ时古里雅冰芯中δ^１８Ｏ所记录的升温幅度达５℃,高于全球平均升温值２～３℃。     

冰芯所记录的环境变化及空间耦合特征

近年来，我们先后在青藏高原的古里雅冰帽、唐古拉冰川和希夏邦马地区钻。取了大量冰芯。在这些冰芯中保存着大量的环境变化信息。特别是反映沙暴、尘暴和浮尘等环境事件的尘埃冰志记录，是目前我们所能得到的记录最详细、分辨率最高和最连续的资料系列。青藏高原冰芯中尘埃指标显示，在气候变冷时，青藏高原的尘暴、沙暴和浮尘等事件出现的频率增多，强度增大；在气候变暖时，则尘暴、沙暴和浮尘等事件的频率减少，强度减小。目前，在青藏高原面上，正经历着气候变暖、环境改善的过程。     

青藏高原与全球环境变化研究进展

文章从 4个方面简要介绍了青藏高原与全球环境变化的最新研究进展 :(1)新生代青藏高原的隆升过程与东亚环境演化 ;(2 )末次间冰期以来的气候环境记录及重大气候突变事件 ;(3)青藏高原2ka以来温度、降水变化特征 ;(4 )青藏高原近代气候变化及其环境响应。主要结论有 :第三纪青藏地区曾两次隆升与夷平 ;7MaBP开始高原再次抬升 ,3 6MaBP以来经历了强烈隆起。高原季风的形成演化与高原隆升过程紧密相联 ,2 5MaBP高原季风由浅薄系统变为深厚系统 ,现代季风格局形成。在约 1 1～ 0 8MaBP间青藏高原进入冰冻圈 ,西北地区干旱化、主要沙漠扩展、周边地区新的黄土体系形成均与此有关。高原气候在冰期 /间冰期循环时间尺度上具有升温缓慢、降温迅速的特征。达索普冰芯记录中的CH4 浓度高出极区 15 %～ 2 0 %,并具有很大的波动性。青藏高原最新的一次大湖期时代在 40～ 2 5ka ,代表着一次特强的夏季风暖湿事件。古里雅冰芯研究发现气候突变事件频繁。高海拔地区比低海拔地区对全球气候变化反应更敏感。根据冰芯、湖芯、树轮和历史文献恢复揭示了2ka以来高原温度降水变化特征。百年来青藏高原气候经历了 3次突变 ,2 0世纪 5 0年代以来的变暖趋势超过北半球及同纬度地区。高原冰冻圈 (包括冰川、积雪和冻土 )对近代     

普若岗日冰芯中不溶微粒元素地球化学特征对气候环境的指示意义

对普若岗日冰芯上部7.5 m样品中不溶微粒的元素含量进行了测定,分析了不溶微粒中Na、K、Mg、Fe、Zn和Al等元素近30年来的含量及相对含量变化特征.通过普若岗日冰芯中不溶微粒的元素含量、元素组分对相对含量等多参数的变化特征与青藏高原腹地降水量及温度记录的对比分析发现,冰芯不溶微粒中元素地球化学参数的变化与源区气候环境的演变具有较好的一致性.因此可以认为,冰芯中不溶微粒的元素地球化学特征能够作为指示区域气候环境演变的指标.     

青藏高原降水中稳定氧同位素研究进展

稳定氧同位素（δ18O）在冰芯研究中能够很好地反映气候变化，尤其是气温变化的一项重要指标。研究青藏高原降水中δ18O为科学的解释冰芯中δ18O记录具有重要的指示意义。分别介绍了青藏高原季风区、非季风区以及季风区和非季风区的过渡区降水中δ18O研究历史和现状，并对该领域未来的研究趋势进行了展望。     

青藏高原南部冰芯记录与大气环流的关系*

通过念青唐古拉峰拉弄冰川垭口处(30°24'30″N, 90°34'12″E;海拔5850m)长度为29.5m的冰芯记录,恢复了1952~1998年间大气降水δD和净积累量的时间变化序列。上述两组序列与NCEP/NCAR气候资料的相关分析表明:δD和净积累量与中亚冬季的气压、南亚和青藏高原冬季、夏季的位势高度关系密切。中亚地区冬季气压的升高以及冬、夏季南亚和青藏高原位势高度的异常增强了印度夏季风,导致了念青唐古拉峰地区20世纪80年代以来降水量的增多和降水中δD值的降低。根据念青唐古拉冰芯δD和净积累量记录及其与亚洲地区大气环流的关系,可以通过青藏高原南部较长的冰芯记录来恢复过去该地区大气环流变化的历史。     

Recent 200 Years Climatic and Environmental Records From the Far East Rongbuk Ice Core, Mt. Qomolangma(Everest)

RECENT 200 YEARS CLIMATIC AND ENVIRONMENTAL RECORDS FROM THE FAR EAST RONGBUK ICE CORE, MT. QOMOLANGMA (EVEREST)     

THE STUDY AND DISCUSSION ON “DIGITAL QINGHAI—TIBET PLATEAU”

THE STUDY AND DISCUSSION ON “DIGITAL QINGHAI—TIBET PLATEAU”     

黄龙钙华210Pb计年与现代沉积的环境变化研究

本文以黄龙钙华岩芯为主要研究对象, 利用210Pb定年技术在测定年轻碳酸盐样品短时间尺度上的优势建立了研究区近100年来高精度的年代标尺及环境记录; 通过碳氧稳定同位素的分析, 讨论了钙华稳定同位素记录与器测气候数据的相关性特征, 并与其他定年技术所获得的结果进行了相互验证。研究区钙华δ18O在1908~2004年时段内的变化范围为?12.13‰~?10.42‰, 平均值为?11.23‰, 变化幅度达到了1.7‰。同属西南季风区、由于海拔效应和距离水汽来源远近不同等因素的影响, 在同时段内黄龙钙华δ18O的变化范围和变化幅度都比董歌洞和Kahf Defore洞的δ18O记录要大, 说明处于中纬度、高海拔的黄龙钙华相对于低海拔的董歌洞和Kahf Defore洞石笋对气候环境的响应可能更加敏感。     

西藏羌北高原多格错仁盐湖中更新世晚期以来的环境演化记录

通过对西藏藏北高原多格错仁盐湖湖岸3101cm高度剖面进行地形地貌、地层沉积特征、矿物学特征及粒度、频率磁化率等气候环境变化指标的分析研究发现,整个剖面反映出大致6个较大的气候变化过程：233. 3kaBP～223. 5kaBP气候波动较大,总体趋势气候趋于干冷,期间出现过两次较温暖气候,之后气候逐渐变冷;在223. 5kaBP～213. 6kaBP总体变化为气温大幅度上升,但在期间有一次较大的相对冷干过程;213. 6kaBP～170kaBP之间总体变化气候趋于变冷,中间有2次明显的气候变暖湿过程及两次冷干过程;170kaBP～117. 1kaBP气候转为明显湿热;117. 1kaBP～75. 6kaBP气候变化趋势明显降低;75. 6kaBP～56. 7kaBP气候又明显上升达到湿热状态。以上气候波动规律与极地冰芯记录及深海氧同位素记录的古气候波动规律有很好的一致性,同时本盐湖区与柴达木盆地察尔汗盐湖区的CH0310钻孔及青海湖南岸二郎剑阶地的 QH 86钻孔所揭示的中更新世晚期以来的气候变化的分析对比,发现西藏羌北的多格错仁盐湖区与青海的察尔汗盐湖区及青海湖湖区在更新世中晚期以来的气候环境变迁存在极好的可比性,说明青藏高原的气候演化在中晚更新世以来基本具有一致性,在时间上的微小超前与滞后具有区域上的细微变化,说明气候变迁在不同的区域又具有各自的独特性。     

Wisconsin/Würm glacial stage ice in the subtropical dunde ice cap,China

The insoluble microparticle concentrations and size distributions and oxygen isotope abundances (¹⁸ 0) in two 1-meter ice cores from the margin of the Dunde ice cap (38° 06 'N; 96° 24 'E; 5325 masl) drilled in 1986 and three ice cores drilled to bedrock at the summit of the ice cap in 1987 suggest the presence of Wisconsin/Würm Glacial Stage (LWGS) ice in the subtropics. A Sino-American research group recovered three ice cores 136, 138 and 139 m in length from the summit of the Dunde ice cap in the Qilian Shan which are providing long, high temporal resolution climatic and environmental records for the NE section of the Tibetan Highlands. Particulate concentrations, conductivity and ¹⁸ 0 are the ice core constituents best established as indicators of the glacial/interglacial transition. The analyses of two shallow cores from the margin reveal a 14-fold increase in particulate concentration which is correlative with a 1% to 5% decrease (more negative) in ¹⁸ 0. The lower 10 to 13 m of three ice cores drilled to bedrock at the summit contain a ten-fold increase in dust (both soluble and insoluble) and a 1.2% decrease in oxygen isotopes. Additionally, the morphological properties of the particles in the LWGS ice are identical to those of the thick, extensive loess deposits of central china which accumulated during the cold, dry glacial stages of the Pleistocene. When the climatic and environmental records are fully extracted from the three deep cores they will provide a very detailed record of variations in particulates (soluble and insoluble), stable isotopes, net balance, pollen and perhaps atmospheric gases of CO₂ and methane through the Holocene into the last glacial in the subtropics on the climatically important Tibetan Plateau.     

冰芯对于过去全球变化研究的贡献

系统地总结了冰芯在揭示过去气候环境变化、太阳活动、温室气体、火山活动、人类活动等方面研究所取得的成就,着重对一些有争议的重大问题(如Younger Dryas事件、温室气体与气候变化之间的关系、南北半球气候变化之间的关系等)进行了论述,并对其中个别问题提出了可能的解决途径.指出冰芯微生物、冰芯环境磁学将是冰芯研究的新方向.     

雪冰中生物质燃烧记录研究进展

生物质燃烧释放的大量温室气体和烟尘气溶胶能够显著改变大气化学组成、扰动大气环流和水文过程、影响地表辐射平衡,是地球气候和环境过程的主要影响因素之一。生物质燃烧产生的烟尘颗粒等能够随大气环流过程进行迁移输送,在重力作用下或随降水过程沉降到地球表面,成为沉积物地球化学的重要组成部分。雪冰中诸如黑碳、钾离子、左旋葡聚糖等特征标志物记录能够较好地反映区域乃全球尺度的生物质燃烧信息。利用雪冰开展生物质燃烧现代过程和历史记录的研究对系统认识地球气候环境演变过程具有重要意义。从雪冰中可用于开展生物质燃烧记录研究的特征指标、不同地区的研究现状以及生物质燃烧的影响因素等方面综述了近20年来国内外的主要研究成果。并对当前在青藏高原地区利用雪冰开展生物质燃烧记录研究存在的主要问题以及未来研究工作的重点进行了探讨。