盛冰期数十年尺度东亚季风变化的洞穴石笋记录

据湖北青天洞和南京葫芦洞石笋9个230Th年龄和430个δ18O测试数据,建立了18.4～14.4 kaBP平均分辨率7～8 a的东亚季风时间序列.在共同生长时段(17.5～16和18.4～17.5 kaBP),两个洞穴石笋给出了数十年尺度几乎完全一致的δ18O信号,证明了石笋δ18O记录可靠地反映了大尺度区域性季风环流及其水气同位素分馏变化.17.7和16.1 kaBP左右,石笋δ18O值明显正偏,振幅达2‰,指示两次显著的弱夏季风事件,与北大西洋冰漂碎屑事件H1b和H1a同步发生,可视为东亚季风气候系统对北大西洋H1事件的一种响应,18.3～17.7 kaBP期间,东亚季风区存在强季风降水事件,平均强度相当于Bφlling暖期的1/2,最湿润时甚至接近于Bφlling暖期降水强度,可能与北大西洋经向翻转环流的强度变化有关,这一强降水事件内部干湿旋回变化周期与Gleissberg太阳活动周期极为吻合.     

阿勒罗德至新仙女木早期气候转型特征

湖北神农架青天洞QT17石笋的3个U-Th年龄和持续1440a的纹层计数序列提供了13.5～12.1kaBP期间平均4a分辨率的δ18O东亚季风强度记录。该记录与Cariaco盆地纹泥灰度记录显示阿勒罗德至新仙女木早期气候呈现低幅振荡特征,而格棱兰GISP2和GRIP冰心温度记录在同时段则呈现大幅高频振荡。4个记录的气候转型时间在测年误差范围内基本一致,一定程度上说明北半球高低纬千年尺度气候事件同步变化。然而,该期间东亚季风气候转型持续时间近550a(纹层计数年),而大西洋气候记录仅有230～400a,可能由于季风气候降水同位素部分受来自海洋水源同位素的影响。     

本溪王家崴洞10500～5000aBP石笋记录及区域气候意义

基于典型东亚季风区辽宁省本溪市2支石笋样品(W6与W4),通过9个230 Th年龄和386个氧同位素数据,重建了10 500～5 000aBP期间平均分辨率为12～34a的氧同位素时间变化序列。研究时段石笋δ18 O相对振幅为2.0‰,在平均值约-8.5‰上下波动,指示了早全新世东亚季风强度的长期趋势变化和百年尺度振荡信息。相同时段本溪王家崴洞、湖北三宝洞、贵州董哥洞石笋δ18 O记录对比结果表明,全新世石笋δ18 O长期增加趋势类似于北半球太阳辐射能量变化曲线,但东北地区石笋δ18 O大约在10 500a已达到最大值,早于长江流域以南地区约1 000a,这可能表明全新世亚洲季风降水并不同步变化,可能与热带、亚热带季风系统差异响应于区域大气环流有关。功率谱分析W6石笋δ18 O时间序列发现其存在显著的225和91a的周期,与树轮Δ14 C周期(208和88a)基本一致,揭示了中全新世百年尺度东亚季风变化可能主要响应于太阳活动。     

61～50kaBP亚洲季风百年尺度气候振荡的黔西南石笋记录

12个U/Th年龄测试结果显示,黔西南普安县雾露洞长度分别为667mm和830mm的两支石笋覆盖了61～50kaBP时段。据两支石笋999个δ18O数据建立了平均分辨率达15年的亚洲夏季风强度变化序列。雾露洞δ18O记录揭示了4个振幅达1.7‰的千年尺度季风增强事件,对应于格陵兰冰心DO17—DO14事件。在总体特征上,该记录峰谷振荡特征及振幅与贵州董歌洞、南京葫芦洞记录一致,进一步证实亚洲季风区大气降水同位素组成变化在大范围空间内具有一致性。在百年尺度上,亚洲季风区石笋δ18O清晰记录了MIS3早期6个DO亚旋回事件,而且在更短时间尺度上具有类似高纬气温振荡特征。这种低纬季风系统与北高纬气候变化的耦合关系表明,大气环流快速重组和传输可能是连接高低纬DO旋回及亚旋回气候变化的主要纽带。     

神农架140～124 kaBP百年尺度东亚季风降水的石笋记录

基于神农架山宝洞SB28石笋230Th年龄和氧同位素数据,建立了140~124 kaBP百年尺度的东亚季风降水序列,其长期演化趋势与北纬33°夏季日辐射能量曲线基本一致。山宝洞SB28石笋与董哥洞D4石笋δ18O曲线呈现出整体一致的特征,证实了亚洲季风降水同位素组成变化具有广泛的区域意义。末次间冰期129.5~124.3kaBP季风降水具有百年尺度高频振荡特征,功率谱分析周期有525、228和207 a,类似于全新世大气△14C残差百年尺度周期,表明末次间冰期亚洲季风强度的变化仍然受太阳活动的影响。在倒数第二次冰期向末次间冰期转换时,北半球太阳辐射可能触发了全球末次间冰期全盛期的开始。     

最近千年来山东半岛西部气候环境变化的石笋微层厚度记录

ky1石笋采自位于暖温带东亚季风影响下的山东半岛西部开元洞,自顶部到距顶42.769mm处发育有连续沉积的678个微层,均为典型的透光年纹层。在高精度U-230 Th测年结果的基础上,结合年纹层的连续计数,确定第1、678纹层的沉积年代分别为1217AD、1894AD,即ky1石笋上部微层的沉积时间为1217—1894AD,恰好涵盖中世纪暖期后期和小冰期。根据微层厚度及δ18 O比值测试结果,在1217—1894AD的678年中,ky1石笋微层的厚度变化和厚度的波动程度变化均具有显著的阶段性,而且与同期夏季风强度、降水量及其波动程度变化同步。其中,微层厚度与夏季风强度、降水量本身呈负相关,微层厚度高值期对应夏季风微弱—偏干期,而低值期对应夏季风强烈—偏湿期。另一方面,微层厚度与夏季风强度、降水量的波动程度呈正相关,微层厚度高值期对应夏季风强度、降水量的高波动期,而低值期对应夏季风强度、降水量的低波动期。因此,除与气候因子本身变化有关外,开元洞石笋微层厚度变化还与气候的稳定程度有关。在暖温带东亚季风区沿海,小冰期与中世纪暖期的气候差异,除了表现为降水减少、温度降低以外,还表现为气候稳定程度的显著降低。     

黔西南雾露洞石笋记录的MIS 3晚期亚洲季风变化和南北极气候的联系

基于贵州雾露洞石笋(WU3)9个230 Th年龄和1 317个氧同位素数据,建立了39.1～29.2 kaBP平均分辨率为10a的亚洲夏季风强度变化序列,揭示了深海氧同位素3阶段(MIS3)晚期千年一百年尺度亚洲夏季风演变过程.雾露洞和葫芦洞石笋δ18O记录在重叠时段具有很好的重现性,表明石笋δ18O记录可反映大尺度区...     

福建宁化天鹅洞2100～590aBP石笋记录及区域气候意义

选择位于典型东亚季风区我国东南部福建省宁化县天鹅洞一支石笋样品(TE2),通过3个30Th年龄和96组稳定同位素测试,重建了2 100～590 aBP期间平均分辨率为17年的氧碳同位素时间变化序列.整段石笋δ18O振幅达2.1‰,在平均值约-6.8‰上下波动,指示了此时期东亚夏季风强度的长期演化趋势和百年尺度振荡信息....     

57～48万年前东亚夏季风的神农架石笋记录

应用MC-ICP-MS和MAT-253质谱技术,实测神农架山宝洞一支长达1.2 m石笋(SB32)的3个230Th年龄和236个氧同位素数据。在年龄误差范围内,运用天文轨道调谐方法重建了570~480 kaBP时段百年至千年际分辨率东亚夏季风降水记录。该记录跨越4个完整的岁差旋回,在岁差周期上石笋δ18O平均振幅达4‰。研究时段内东亚夏季风轨道尺度变化仍然受太阳辐射的控制。石笋记录的深海氧同位素阶段MIS14/13转换过程与末次冰消期具有类似特征。一系列千年尺度事件叠加在岁差周期夏季风变化趋势上,表明千年尺度气候变化是地球气候系统内部自我维持的固有频率,可能属于海-陆-气相互作用的结果。     

贵州白骨洞石笋记录的全新世季风气候演化与突变

通过对贵州白骨洞BG1石笋13个230Th年龄的测试和390个氧同位素数据的分析,建立了12.8~3.3kaBP数十年尺度的亚洲季风降水序列,其长期演化趋势与北纬33°夏季日辐射能量曲线基本一致。石笋δ18O记录指示10.5~5.8 kaBP为本区气候湿润期,此后进入季风降水衰退期。在12.8~10.1 kaBP时段,平均分辨率为37 a的石笋降水记录与格陵兰冰心气温记录具有良好对应关系:(1)两者在新仙女木事件(YD)的变化细节及突变特征上表现出良好的一致性;(2)由YD事件向全新世转换的过程中两者都表现为3个阶梯式上升阶段,这种一致性有可能说明热带海气耦合驱动了北半球气候突变事件。在7.0~3.3 kaBP时段,平均分辨率为15 a的石笋δ18O序列记录了5次较为显著的降水减少期,可分别对应于冰心记录中的5个冷事件,高低纬气候的相似性可部分归因于太阳活动的影响。     

High resolution oxygen isotope and grayscale records of a medieval fossil giant clam (Tridacna gigas) in the South China Sea：physiological and paleoclimatic implications

Mollusks are well known for their detailed recording of paleoenvironmental and paleoclimatic changes in their carbonate shells. In this study, we constructed 18-year blue color intensity and oxygen isotope profiles of a 14 C dated(AD 990±40) fossil giant clam, Tridacna gigas, from Shidao Island, South China Sea. The δ18O profile of the T. gigas specimen displayed regular annual cycles and was probably controlled by seasonal variations of the climatic parameters. The blue color intensity profile showed good agreement with the δ18O series, and both had 18 clear annual cycles in accordance with the 18 visually identified annual growth bands. The annual shell growth rate determined from the blue color intensity and oxygen isotope profiles indicated that the annual shell increment of the Tridacna specimen was stable after the onset of sexual maturity. Spectral analysis of the δ18O and blue color intensity time series suggested that the El Nio–Southern Oscillation(ENSO) period observed in the instrumental temperature and precipitation records of the South China Sea during the past 50 years also existed in medieval times. Our results showed that fossil giant clams could provide a good archive of historical intra-seasonal to decadal climate variations.     

中国海和泰国湾海域海平面的经向涛动

卫星高度计遥感海面高度距平资料(1992-2012年)的分析结果证实中国海(渤、黄、东海及南海)和泰国湾作为一个半封闭的狭长水域,其海平面存在显著的南北经向涛动。涛动呈现明显的季节性,冬季南高北低,夏季北高南低,以渤海和泰国湾的海平面高差作为涛动的测度,其多年平均波动幅度达63cm,较差超过80cm。时间序列分析显示,在季节尺度上这一涛动几乎完全受东亚季风的支配,表明东亚季风的局地强迫是造成季节涛动的主要原因。进一步的分析发现,除季节波动之外研究海域海平面的经向涛动还存在明显的年际变化。不过,与季节尺度的波动有所不同,经向涛动的年际变化不仅是东亚季风区局地作用的结果,而且与太平洋海盆尺度的大气强迫有关,其作用与季风在同一数量级。涛动的年际变化大致滞后各气候因子两个月。采用多输入线性模型做偏相关分析筛选的结果显示,除东亚季风指数之外,研究海域的海平面涛动指数主要与太平洋的南方涛动指数(SOI)和西太平洋遥相关指数(WP)相关。这表明外部强迫既来自热带,也来自中纬度。南方涛动所导致的赤道海域海平面的东西向年际涛动,以及中纬度西风急流年际波动对西北太平洋海平面的作用,都有可能导致研究海域海平面经向涛动的年际变化,其机制有待进一步探讨。     

西太平洋帕劳砗磲高分辨率氧同位素记录及其指示的气候环境变化

砗磲是海洋中最大的双壳类贝壳,其碳酸盐壳体通常具有年纹层和天纹层,是一种理想的高分辨率古气候研究载体.氧同位素是砗磲古气候研究中最常用的指标之一,但在将其应用于古气候重建之前,通常需要对其现代地球化学过程进行准确的校准.帕劳群岛位于西太平洋暖池西北边缘,其珊瑚礁盘具有丰富的砗磲壳体资源,为开展古气候研究提供了丰富的材料...     

理县黄土地层与环境记录

理县黄土堆积厚度为7.30 m,可分为S0、S1古土壤层和L1黄土层。光释光结果显示,理县黄土沉积始于末次间冰期,约130 kaBP。磁化率、粒度、碳酸盐含量等经典气候替代指标分析表明,它们可以反映青藏高原东部气候环境变迁。环境记录显示,末次冰期间冰阶(即氧同位素3阶段)期间该区呈现出极端冷湿的气候环境。理县地区气候演化更接近于印度季风强度记录的变化,而与格陵兰冰心和深海氧同位素记录相似性稍差。     

东亚季风的时间变化及其预报探讨

利用全球降水气候学计划(Global Precipitation Climato1ogyt rlBpercdi tion.NCEP-2).结合东和美国环境预报中心再分析资料(National Centers for Environmental PTedic1on, 水-和年后亦亚季风指数、多变量经验正交函数展开分析(MV-EOF)等方法探讨了东亚季F风的李卫父化个手你记化。结果表明:东亚季风存在明显年周期变化,夏季风盛行于5-9月,在8月达到最大值,冬季风则在1月最强;东亚夏季风指数的年际变化与东亚地区夏季降雨有着密切关系。最后运用基于MV-EOF分析方法的Markov统计预报模型预报了1998年夏季降水异常,其结果与观测值较符,说明其具有较好的实用价值。     

用南海西沙站观测资料诊断研究南海季风季节内振荡

应用Lanczos滤波和小波变换方法,对1958~2000年南海北部西沙站降水和1980~2001年850hPa风场观测资料进行分析,发现西沙站每日降水和850hPa风场都存在谱长度10~50d左右其峰值为10~20,30~50d的季节内振荡,降水和850hPa风场的季节内振荡都有明显的年变化.降水季节内振荡开始于5月中旬结束于10月中旬,与南海夏季风的爆发时间和终止时间一致.850hPa风场谱长度10~50d左右其峰值为10~20,30~50d的季节内振荡在一年中的大部分时间都存在.降水和850hPa风场季节内振荡的强弱年与南海夏季风的强弱年并不一致.研究表明南海夏季风存在季节内振荡,而南海夏季风与季节内振荡的关系比较复杂.     

Runoff- and monsoon-driven variability of fish production in East China Seas

To understand the confounding fishing effect and physical influence on fish production, catch time series in the East China Seas were analyzed. Principal component analysis partitioned 18 catch time series into interannual trends and variations. While the trends were attributed to growth in fishing effort, variations in catches were related to precipitation and monsoon wind speed. Correlations of catch variations with the physical variables suggest that land-based runoff and monsoon circulation of the diluted coastal water masses are the physical forces dominating catch variability and the influences are largely through the associated nutrient supply on primary production. Runoff inputs nutrients to the coastal ecosystem, while monsoons drive their distribution. Offshore diffusion of the coastal water masses by the summer monsoon increases distribution and efficiency of nutrients and has a positive effect on fish production. Southerly transport of coastal currents alongshore by the winter monsoon confines nutrient distribution and induces nutrient loss from the northern waters. This process reduces overall and northern production, but increases production to the south. A long-term variation in catches was identified, which corresponds to a trend in the local winter monsoon as well as large-scale atmospheric changes. Prediction of the catch variation by the local wind speed suggests that large-scale atmospheric circulation determines the trend in the local winter monsoon, and the local winter monsoon that drives nutrient distribution should be directly responsible for the long-term variation of fish production in the East China Seas.     

1956—2018年青海省黄河流域降水变化特征分析及预测

本研究基于1956—2018年31个气象站月值降水数据,采用M-K检验、Pettitt检验、Morlet小波分析、ARIMA模型等方法,分析青海省黄河流域近63年包括趋势、突变、周期在内的降水量特性以及验证未来5年降水趋势预测变化的合理性。结果表明:(1)近63年青海省黄河流域降水具有集中程度高、年内分配不均、丰枯季明显的特点;不同年代的月均降水量均集中在4—10月,且未来月均降水量有上升的变化趋势。(2)年降水量呈显著增长趋势,增长率为(9.07 mm/10 a),春季和冬季降水增长趋势显著,夏季和秋季降水无显著的增长趋势,2004年为该流域大的降水转折年。(3)年降水时间序列存在23~32 a,15~20 a,9~13 a以及4~6 a的周期变化规律,四级降水主周期分别对应30、15、11和6 a时间尺度。(4)ARIMA(2,1,4)模型能够较好地拟合1956—2018年降水序列并对2019—2023年降水数据合理预测;线性回归及M-K检验分析结果显示1956—2023年降水序列呈显著增长趋势,增长率为(9.22 mm/10 a),与趋势预测结果相一致;ARIMA(2,1,4)模型可以对青海省黄河流域进行短期年降水量预测,为当地水资源合理规划和管理提供参考。