青藏高原冰芯研究进展

青藏高原习研究是恢复该地区古气候、环境变化的有力手段,近年来取得了显著的成就。对青藏高原冰芯研究在稳定氧同位素、冰川积累量、冰芯的断代以及冰芯记录的环境指标等四个方面的研究进展进行了详细的评述,总结了冰芯记录所恢复的气候、环境变化研究成果,并对当前青藏高原冰芯研究中存在的问题和今后的发展趋势进行了探讨。     

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.     

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     

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     

冰芯中不溶微粒的研究进展

冰芯中的微粒是反映大气粉尘的直接指标,其研究内容包括浓度、通量、粒径和矿物组成等在不同时期的变化特征以及其对全球气候的影响.简要地介绍大气粉尘对全球气候的影响,总结了近年来冰芯中的微粒研究以及用于解释末次冰盛期时高粉尘的几个气候模型的主要进展,着重讨论利用微粒的同位素特征来确定其来源以及利用微粒记录进行定年的方法与结果.     

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。     

青海湖近千年来气候环境变化的湖泊沉积记录

本文通过对青藏高原上所钻取的古里雅冰芯和青海都兰树轮高分辨率气候变化记录的对比,分析了过去近2 000a来的气候变化特征.结果表明:1)这两个地区过去2 000a来温度都在波动中逐渐上升,展示了气候逐渐变暖的趋势.进入20世纪以来,气候显著变暖,并有加速变暖的趋势;2)树轮和冰芯均明显地记录了小冰期的3次冷期,其出现的时间基本上一致.小冰期并不是过去2 000a来的最寒冷的时期.冰芯和树轮记录均表明公元初的寒冷程度要大于小冰期;3)古里雅冰芯所记录的温度和降水量揭示出,过去近2 000a来的降水和温度变化的总趋势是正相关关系;但在短时间尺度上,温度和降水的变化并不同步.这主要表现在两个方面,一是温度长期变化中的低频波动频率要大于降水,二是虽然温度和降水的变化在百年级时间尺度上有正相关性,但降水的变化要滞后于温度变化50～100a;4)同时周期分析表明,古里雅冰芯中的δ180和积累量以及都兰树轮记录的变化周期大多数与太阳活动有关,表明青藏高原地区冷、暖、干、湿变化的主要驱动力可能是太阳活动的变化;5)对这两记录的对比研究也揭示了气候变化的区域差异.如中世纪暖期在都兰树轮记录中很强而在古里雅冰芯记录中很弱,而都兰树轮记录中,中世纪暖期以后至1 800A.D.在波动中变冷,但在古里雅冰芯记录中这一时期在波动中变暖.     

北极巴罗地区13世纪以来花粉记录的气候变迁及其与青藏高原的比较

北极阿拉斯加巴罗(Barrow)地区(70°21′N,156°40′W)位于北极滨海平原最北端,根据湖泊钻孔花粉记录,210Pb和137Se测定以及多项环境代用指标测试(有机质含量、总C和总N含量、CaCo3),并结合当地现代冻原植被、表层花粉谱、当地70a的气象记录以及有关的冰芯、树龄等资料的综合对比研究,分析了13世纪以来巴罗地区气候和环境变化历史.大约在13世纪以前,巴罗地区植被稀少,气候寒冷,其后冻原植被发育良好,并经历几次演变.结合沉积地球化学元素测试结果和其他环境代用资料研究表明,小冰期以来Barrow地区曾发生3次暖期(公元1540—1600年,1660—1730年和1880—1992)和3次冷期(公元1440—1520年,1610—1650年和1750—1850年).这些冷暖事件与青藏高原冰芯记录对比发现,虽然在高频变化上,不同地区存在着差异,但重大冷暖事件都曾出现.其中3次暖期与青藏高原古里雅冰芯和敦德冰帽中代表温度变化的δ¹⁸O值指示的暖期基本一致,证实巴罗湖芯记录的环境变化序列是可靠的.同时,古里雅和敦德冰芯记录中反映传统小冰期中的15,17,和19世纪的3次冷期,在巴罗湖芯记录中都有显示.     

青藏高原的末次冰期与最大冰期——对M.Kuhle的大冰盖假设的否定

M.Kuhle把青藏高原外缘山地的山麓泥石洪流堆积误认为冰碛,推算出高原上末次冰期雪线普遍比今降低1100-1500m,已低于高原平均高度,以此推断在青藏高原形成了统一大冰盖。本文根据中国学者大量的研究事实和确凿的冰川作用遗迹,重建冰期雪线分布高度,提出了“分散的山地冰川”的观点,并从古气候学和高原构造隆升等方面分析了原因,以此论证了“大冰盖说”的主观性。     

青藏高原东部第四纪冰川问题

本文讨论青藏高原东部地区第四纪古冰川遗迹,根据野外实地调查结合卫星影象和航空照片资料,说明末次冰期及倒数第二次冰期中古冰川从未联成M.Kuhle 等所称的大冰盖。各种证据说明,倒数第二次冰期降温最大,冰川、冰缘及河流加积作用明显,相当于深海氧同位素阶段6。在此之前有过漫长的大间冰期,致使倒数第三次冰期冰碛被侵蚀凌夷,表面发育红色风化壳。     

青藏高原地区过去2000年来的气候变化

依据冰芯、树轮、沉积物分析和冰川波动等各单点古气候代用资料,以及重建的综合温度变化曲线,分析了近 2000年青藏高原温度变化的整体性和区域性特征。全青藏高原综合温度曲线显示中世纪暖期（1150-1400年）、小冰期（1400-1900年）以及公元 3～5世纪冷期的存在。青藏高原温度变化具有明显的区域性特征。在 9～11世纪,青藏高原东北部以温暖为特征,而青藏高原南部和西部表现为寒冷。青藏高原南部和西部分别于1150-1400年（此时段在高原东北部表现为弱暖期）和1250-1500年经历了气候变暖。与中国东部文献记录的最新综合研究结果比较,高原东北部与中国东部的温度变化最为一致。而且,许多重大气候事件,如1100-1150年、1500-1550年、1650-1700年和1800-1850年的冷事件在高原和中国东部同时出现,而后 3次冷期与小冰期期间中国西部发生的冰川前进相匹配。     

工业革命以来青藏高原与南极冰芯高分辨率甲烷记录对比研究

自工业革命以来全球大气CH4含量呈快速的增长趋势, 但达索普冰芯记录所显示的北半球中低纬度地区大气CH4增长的启动时间要晚于极地冰芯记录近100 a. 由于受北半球人类活动CH4排放、CH4在大气中的寿命及大气中CH4的传输等过程的影响, 最近150 a以来, 中低纬度大气CH4与南极大气CH4含量在不同的时段表现出不同的净积累量和增长速率, 且20世纪两次世界大战期间达索普冰芯记录明确显示出人类活动排放的减缓使大气CH4呈负增长. 对比研究认为, 到20世纪中叶人类活动的甲烷排放已达到极高值, 中低纬度大气中CH4增长率及年积累逐步趋于平稳且略有降低. 可以认定, 工业革命以来中低纬度地区大气CH4与南极大气CH4含量的变化在不同的时段在受控于人类活动影响的同时, CH4在大气中的行为和传输过程以及东亚中低纬度季风气候的影响决定了两地之间大气CH4含量变化存在显著的差异.     

极地深冰心钻探“暖冰”层钻进技术难点及对策

极地冰心分辨率高、记录时间尺度长、信息包含量大,直接记录着远古时期的大气组成,蕴藏着珍贵的古气候和古环境信息,获得年代久远的深冰心,对于重建地球的历史演化以及预测全球气候、环境的变迁具有重要意义。因此,世界各国都在竞相寻找年代久远的冰心,开展深冰心钻探工程。实践表明,由于极地冰盖深部＂暖冰＂层冰的熔点低而温度高,某些冰层的温度接近甚至达到冰的压力熔点,以至钻进速度慢、取心率低、卡钻事故频发。详细介绍了极地深冰心钻探＂暖冰＂层钻进实践,深入分析了＂暖冰＂层钻进存在的技术问题,对钻具回转切削产生的切削热对钻进的影响进行了探讨,据此提出了＂暖冰＂层钻进技术对策以及今后的研究方向,以期为我国即将开展的深冰心钻探工程和冰下基岩取心钻探工程提供一定借鉴。     

长江三角洲千年冬温序列与古里雅冰芯比较

利用长江三角洲史料优势,重建公元820年代以来,年代级冬温序列.为测试古里雅冰芯记录的影响力,与之作比较研究.结果显示:其年代级变化背景有很好的对应关系,年代级变化有大同小异的复杂情况.舍弃量级,就年代级温度,降水升降,约有一半是同步的,且有大致对应的温湿组合.说明两地虽远隔数千公里,环境生态条件悬殊,年代级气候变化仍有响应.最后就形成响应的成因机制作初步分析。     

Evidence of recent changes in global snow and ice cover

Data on recent variations in the seasonal extent of snow cover and sea ice, of the terminal position and volume of alpine glaciers, and of ground temperature profiles in permafrost areas are reviewed. The extent of seasonal snow cover and of sea ice has fluctuated irregularly over the last 15–20 years. There is no apparent response to global warming trends. In contrast, most glaciers retreated and thinned from the late 19th century until the 1960s and Alaskan permafrost temperatures have risen 2°–4° C per century. Recently, some glacier advances have been noted.     

地球内部主要层圈相互作用研究的若干进展

20世纪90年代以来，人们正在探索建立一个统一的全球动力学体系及各圈层相互作用的热、物质运动机制。通过对地核、核幔边界、过渡带、岩石圈—软流圈地幔、地幔柱理论、壳幔边界和地壳内热、物质的交换和圈层流变运动方式等进行分析，讨论了地球各圈层之间存在的热与物质的交换机制以及底侵作用、拆沉作用和岩浆部分熔融作用等壳幔相互作用过程。认为壳幔作用过程表现为一种阶段式、递进式动力学和物理化学演化过程。壳幔相互作用不仅是大陆动力学演化的主要机制，而且与深部地幔的交代及上地壳变形、造山带、盆地形成和演化之间存在耦合过程。基于壳幔热和物质相互作用的研究可以对上地幔及更深层次的地质作用过程进行限定。