最近800ka洛川黄土剖面中Rb/Sr分布和古季风变迁

对洛川剖面中Rb和Sr分布规律的研究表明不同时代的黄土和古土壤中Rb和Sr分布特征存在明显差别 ,按Rb/Sr比值可以清晰地区别出剖面中的黄土层和古土壤层 ;在风化成壤过程中Rb是稳定组分 ,Sr是活动性组分 ,Rb/Sr比值的变化反映了风化成壤作用的强度 ,因而实际上记录了夏季风环流强度的大小 ;剖面中最近 80 0kaRb/Sr比值时间序列与SPECMAP十分吻合 ,揭示了全球冰量大小可能是控制夏季风环流强度变化的主要动力学因素 .     

花岗岩化学风化过程中的Sr同位素演化——矿物相对风化速率的影响

对江西南部黑云母花岗岩和花岗斑岩风化剖面中Sr同位素体系的研究结果显示,花岗岩化学风化过程中,Rb,Sr之间发生明显分异,风化早期释放出的Sr/Si,Sr/Ca比值大于母岩值,Sr的淋失速率大于Si,Ca,K,Rb等营养离子.主要含Sr(和Rb)矿物相对风化速率的动态变化,导致花岗岩风化壳及其释放出Sr的87Sr/86Sr比值随时间波动变化黑云母、斜长石和钾长石的先后风化,导致风化残余物的87Sr/86Sr比值历经下降-升高-下降的波动变化,最终趋于稳定.这进一步说明,当用锶同位素示踪流域和全球范围的生物地球化学过程时,必须慎重考虑Sr从溶解固相中的优先释放以及含Sr矿物相对风化速率的变化导致的87Sr/86Sr比值的波动.     

1982～2005年中国江南旱涝变化特征及其对月赤纬的显著响应

统计分析了1951~2005年江南地区(16站平均)汛期(6~8月)降水量、旱涝与年降水量的年际变化特征,并统计和研究了江南地区汛期降水量、旱涝对月球运动轨道参数的响应关系.结果发现,在1982~2005年期间中国江南地区汛期降水量、旱涝与年降水量对夏季月赤纬到达最北纬度的年际变化有十分显著的响应关系,相关系数(r=0.812)和显著性水平(超过0.001)都很高,相关概率为100%(24/24).这说明在1982~2005年期间,月球运动轨道的年际变化对中国江南地区汛期降水量和旱涝有重要影响和作用.文中对这种显著影响关系的成因进行了初步探讨,从6~8月平均500 hPa的11年平均大气环流图上可见,夏季最北月赤纬偏北(在25.5°N以北)的11年平均的西太平洋副热带高压较常年同期明显偏东,西风带环流比较平直,位置略偏北,江南地区缺乏充足的水汽来源致使降水偏少;而在夏季最北月赤纬偏南(在25.5°N以南)的11年平均的西太平洋副热带高压要比前者偏西约10个经度,西风环流经向度加大,南支位置略偏南,这种大气环流形势对江南地区的降水十分有利.由此可见,月亮位相的变化对中国江南地区降水和旱涝的作用是通过影响大气环流而产生的.     

基于XRF岩芯扫描的Rb/Sr比值的古气候意义探讨——以青藏高原东部若尔盖盆地为例

XRF岩芯扫描技术是古气候研究中的重要工具,其中所获得的基于湖泊岩芯的Rb/Sr比值在古气候研究中被广泛用于表征流域化学风化的强度.然而在不同的地质背景下,影响Rb/Sr比值变化的因素不同,使得其古气候解释意义较为复杂.本研究选取青藏高原东部若尔盖盆地的湖泊沉积物岩芯,获取了高分辨率的XRF岩芯扫描Rb/Sr比值、传统XRF测试Rb/Sr比值、化学蚀变指数CIA以及其他古气候替代指标,开展了不同指标间的对比分析.研究结果显示:(1)在细粒物质为主的沉积段,岩芯扫描Rb/Sr和CIA可作为指示化学风化强度的可靠指标;(2)岩芯扫描Rb/Sr和CIA的低值对应于总有机碳含量、乔木花粉含量、碳酸盐含量和C/N比值的高值,综合分析各古气候代用指标的指示意义,认为岩芯扫描Rb/Sr可指示亚洲夏季风强度的变化;(3)受"粒度效应"和测试精度限制,若尔盖岩芯25~0.3和56~47m沉积段的扫描Rb/Sr数据不适用于化学风化强度的重建,在今后若尔盖盆地古气候演化历史的重建工作中应加以注意.本研究指出,当涉及XRF岩芯扫描Rb/Sr在其他研究区古气候分析中的应用时,应通过多指标间的相互验证来明确其特有的古气候指示意义.     

小冰期弱化学风化的湖泊沉积记录

封闭湖泊沉积物的低Sr含量、低磁化率和高Rb/Sr比记录了单一湖泊流域在以冷干为特征的小冰期气候环境下经历的弱化学风化过程. 由于Rb, Sr在表生环境下不同的地球化学行为, 内陆湖泊沉积物中Rb/Sr比值是沉积记录中具有明确气候意义的有效指标. 与热带气候和现代温湿环境下化学风化受降水控制不同, 湖泊沉积岩芯的磁化率、Sr含量与冰芯δ18O一致的变化趋势揭示了小冰期最盛期极弱的化学风化过程是受气温控制的. 而随着气温的升高, 化学风化强度逐渐受降水的制约.     

卫星测高揭示的海面变化经纬向耦合特征及其对ENSO事件响应

本文引入3阶主张量分析方法对1993～2008年赤道太平洋地区卫星测高数据进行解析,前两个主张量可有效表征海面变化的经、纬向耦合特征,重构与对比了该时段内6次ENSO事件海面变化的经、纬向演化的空间构型与耦合作用过程.结果表明:海面的经向变化可表征ENSO强度变化,纬向变化表现为受ENSO影响的年周期波动;经、纬向张量...     

电离层电子总量水平梯度和相关系数

电离层电子总量水平梯度和相关系数是进行越境越障空间物理研究时的基本参量。本文分析了当同步信标卫星ATS-6停泊于东非地区上空时,在西欧观测到的太阳宁静年条件下电离层电子含量水平分布和空间相关性。指出纬向梯度、经向梯度、全梯度矢量的昼夜变化与季节特性。文中提出并论述中纬度TEC水平梯度矢量的指日效应:在北半球,冬季时梯度矢量指向的昼间进程是东南-南-西南,方位角变化小,幅值与幅值变化亦小;夏季时梯度矢量指向的昼间进程是东-南-西,方位角变化大,幅值与幅值变化亦大。梯度矢量箭头具有判然的指日性,即追随太阳方位角而变。梯度矢量幅值,在非低纬区条件下,随太阳仰角的增大而增大。文中还述及电子总量空间相关系数的表现规律并探讨了产生中纬度电离层这种时空行为的可能的动力学原因。     

岱海的"中世纪暖期"

内蒙古岱海沉积物近2200a来Rb/Sr比值、CaCO3和有机碳含量的变化展现了包括中世纪暖期（MWP）及小冰期（LIA）等典型气候事件在内的环境演化过程,总体表现为暖期的沉积物Rb/Sr比值低,冷期的则高：CaCO3和有机碳含量则相反。这里,以单一流域化学风化记录表明我国北方存在明显的中世纪暖期,发生时间约900－1200aB.P..主要环境特征表现为流域化学风化的显著增强（低Rb/Sr比值）、生物生产力逐步提高（高有机碳）、湖泊水位大幅度抬升的湖泊沉积记录,其间经历的化学风化是近两千年内最强的,并且其发生时间与全球其他地区基本一致。     

植被恢复对黄土高原局地降水的反馈效应研究

自开展大规模植被恢复以来,黄土高原大量坡耕地被转化为草地和林地,其植被覆盖状况得到了显著改善.然而,大规模植被恢复通过改变下垫面性质导致大气与地表间的能量和水分循环过程发生变化,进而对区域气候和局地降水产生反馈.如何定量评估该反馈效应是水文气象学领域亟需解决的重要科学问题.本研究通过构建考虑植被动态变化的陆气双向耦合模式,分析黄土高原不同土地利用类型和地表参数的时空变化趋势,在考虑植被恢复对流域水热循环和陆气交互作用影响的基础上,定量评估植被建设对黄土高原局地降水的反馈效应,并阐明其作用机理.通过设立考虑植被恢复的真实情景和不考虑植被恢复的假设情景两组模拟试验,对比分析植被建设对局地降水过程的净影响.结果表明,植被恢复对黄土高原局地降水量的增加具有积极效应.观测数据显示,2000～2015年黄土高原降水量以7.84mm a~(-2)的速率显著增加,模拟结果显示大规模植被恢复对研究区降水量增加速率的贡献约为37.4%,而外部水汽环流变化对研究区降水量增加速率的贡献约占62.6%.考虑植被恢复情景比不考虑植被恢复情景下的黄土高原年均降水量高12.4%.上述研究结果对黄土高原生态保护和高质量发展,以及植被建设的可持续性管理具有重要的理论与现实意义.     

全球纬向平均大气环流基本模态年代际变化的凝聚小波分析

应用1871-2008年NCEP／NCAR月平均再分析资料,研究了1948-2008年期间全球纬向平均大气环流基本模态的年代际变化.小波凝聚谱的结果表明全球纬向平均大气环流基本模态存在显著的20年左右周期的年代际变化.小波凝聚位相的结果清楚地显示了纬向平均大气环流基本模态的变化顺序.在20年左右的年代际变化时间尺度上,全球纬向平均温度超前纬向平均位势高度2个月,同时超前纬向平均流10个月出现变化;全球纬向平均位势高度又超前纬向平均流8个月出现变化.全球温度上升(下降), 将使高纬度的纬向平均位势高度降低(升高),中低纬度的纬向平均位势高度升高(降低);进而使得中高纬和热带的纬向平均西风加(减)速或东风减(加)速,同时使极地和副热带的西风减(加)速或东风加(减)速.20世纪70年代末期以来全球显著增暖的异常信号最早出现在南半球对流层顶附近,其次出现在南半球对流层低层、北半球对流层顶附近和北半球对流层低层.     

Paleoclimatic indication of X-ray fluorescence core-scanned Rb/Sr ratios: A case study in the Zoige Basin in the eastern Tibetan Plateau

The X-ray fluorescence(XRF)core-scanned Rb/Sr ratios of lake sediments have been widely used as a proxy for chemical weathering intensity and past climate change.However,some factors could affect Rb/Sr ratios,causing misinterpretation and limiting its application.In this study,we present a high-resolution XRF core-scanned Rb/Sr record of core ZB13-C1 from the Zoige Basin in the eastern Tibetan Plateau.To validate its application,we correlated this record with the chemical index of alteration(CIA)and other paleoclimatic proxies.Our results showed that(1)the core-scanned Rb/Sr ratios and CIA were reliable proxies of chemical weathering intensity in fine-grained sedimentary sequences;(2)the low values of corescanned Rb/Sr ratios and CIA were significantly correlated with high total organic carbon content,arboreal pollen content,carbonate content,and C/N ratios,confirming its reliability as a proxy for the Asian summer monsoon intensity;(3)the corescanned Rb/Sr ratios at core depths of 25–0.3 and 56–47 m were unable to reliably reflect chemical weathering intensity due to both the grain-size effect and the low test accuracy.Our study highlights the need for mutual verification of multiple indicators before accurately applying Rb/Sr as a paleoclimatic proxy in other similar study areas.     

地球自转与北半球中纬度地面温度的年代际关系及其可能物理过程分析

利用地球日长（LOD）资料和美国环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP/NCAR）的气象要素资料,统计分析发现1962-2010年LOD的变化和北半球中纬度地面温度均存在明显的十年以上的波动周期.相关分析、合成分析等统计方法均检测到LOD与中纬度地面温度的显著负相关关系,当地球自转速率加快时,北半球中纬度地面增温;反之,中纬度地面降温.小波功率谱和交叉谱分析则确定二者的相互关系属于准20年周期尺度上的年代际变化联系,并且LOD的变化超前于地面温度的变化大概3~4年.平均而言,LOD的变化可带来中纬度地面温度0.2℃的降温（或增温）.通过对大气相对角动量、纬向风场、海平面气压场的年代际合成分析,揭示了LOD与地面温度的年代际联系形成的具体物理过程.当地球自转加速时,北半球高低纬度经向温差梯度减弱,热带地区向极地扩展,造成北半球中纬度地区地面增温;地球自转减速时段相反,经向温差梯度增强,热带地区向赤道收缩,中纬度地区地面降温.     

青藏高原东部兴措湖生物壳体元素及同位素记录的气候环境信息

通过对青藏高原东部若尔盖盆地兴措湖50年来Gyraulus sibirica壳体元素及同位素分析,并与器测气象资料的比较,建立了兴措湖记录与对应的降水和气温间的函数关系,探讨了湖泊记录所指示的气候环境意义,结果表明：青藏高原东部兴措湖地区腹足类生物在夏半年形成壳体,它所记录的是夏半年而不是全年的气候环境信息,Gyraulus Sibria壳体Mg/Ca比及δ^18O指标与夏半年气温有一定的相关性,其中壳体δ^18O指标对气温变化更敏感,δ^18O与夏半年气温滑动平均间的变率为1．64‰／℃,均值比为0．28‰/℃,Sr/Ca比,δ^13C指标与夏半年的降水量关系较密切,尤其是Sr/Ca比随降水量波动呈显著相关变化,Sr/Ca变化与降水间的平均变率（d(Sr/Ca)/dP)为－0．045/mm。     

南半球夏季纬向平均环流的垂直结构异常及其与AAO和ENSO的联系

利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,研究了南半球夏季（12~2月）纬向平均环流的垂直结构异常及其与南极涛动（AAO）和ENSO的联系.结果表明,南半球夏季纬向平均［u］的异常分布的主要模态（EOF1）显示出极区、50°S~70°S、以及50°S以北的区间内“三极”型振荡.EOF1 既反映了AAO的特征又与ENSO有着显著的关系.由于AAO指数与Nino3区指数之间存在着统计相关,为进一步弄清AAO和ENSO在南半球纬向平均气流变动的相关分量及其结构,利用Nino3区指数使用一元回归方法滤除ENSO影响,再对剩下的部分作EOF分解,得到了独立于ENSO的纬向平均［u］的第一模态AEOF1.相关分析表明AEOF1为与AAO相对应的纬向平均［u］异常的分布.用南半球纬向平均［u］去掉其与AAO相联系的模态AEOF1,进行EOF分解得到的第一模SEOF1,其与Nino3 区指数的相关高达0.9.由此给出了纬向平均气流的变动与ENSO无关的模态和与ENSO有关的模态.时间变化分析表明,近30年中,除了年代际变化和3~7年的年际变化外,纬向平均的纬向基本气流尚有极地西风减弱、副极地西风加强、副热带西风减弱、热带东风加强的长期趋势.     

晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素组成与演化——基于重庆中梁山海相碳酸盐的研究结果

测试了重庆中梁山剖面晚二叠世-早三叠世60个海相碳酸盐样品的锶同位素比值,建立了相应的演化曲线,同时分析了这些样品的SiO2,CaO,MgO,Mn和Sr含量,以评估样品锶同位素组成对海水的代表性以及样品溶解过程的合理性.除7个样品的Mn/Sr比值大于2,其锶同位素组成对海水的代表性相对较差以外,绝大多数样品的锶同位素组成对海水都具有较好的代表性.在已报道的晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素演化曲线中,中梁山剖面是数据密度最大,曲线最为完整的.曲线总体演化趋势具有很好的全球一致性,^87Sr/^86Sr比值整体上呈现随时间变化单调上升的特征,最小值（0.707011）位于晚二叠世,最大值（0.708281）出现在早、中三叠世界线附近.全球古陆植被缺乏和风化作用加剧是早三叠^87Sr/^86Sr比值随时间单调上升的主要原因.重庆中梁山剖面二叠纪三叠纪界线是一个全球认可的界线,界线处6个样品的^87Sr/^86Sr比值仅在小数后第5位变化,其平均值为0.70714,与Korte等在2006年公布的0.70715（样品来自有铰腕足壳）的二叠系/三叠系界线处^87Sr/^86Sr比值一致（变化在实验误差范围内）,因而提供的二叠系三叠系之交海水的锶同位素组成具有全球意义.可基本确认,二叠纪/三叠纪之交全球海水的^87Sr/^86Sr比值在0.70714-0.70715之间.     

青藏高原东部兴措湖近0.2 ka来的气候定量复原

根据青藏高原东部兴措湖沉积物总有机碳和有机碳同位素, 以及腹足类Gyraulus sibirica壳体同位素和微量元素的分析, 并与器测资料对比, 分别建立了壳体氧同位素与夏半年气温、壳体Sr/Ca比与夏半年降水量间的函数关系. 在此基础上, 对研究区近0.2 ka来的气温和降水变化进行了定量恢复. 结果表明(1) 壳体Sr/Ca比与夏半年的降水量呈负相关, 相关系数0.86; (2) 壳体d 18O与夏半年滑动平均气温为正相关, 相关系数0.89; (3) 近0.2 ka来夏半年气温和降水的变化明显存在有3个阶段, 其中19世纪中后期降水量比现代高约220 mm, 夏半年气温比现今低约2°C; 而20世纪最大降温时段降水量比现今低约60 mm, 夏半年气温比现代低约3°C; (4) 近0.05 ka来, 研究区的气候呈现明显的暖干化趋势.     

2006年4月13～17日西太平洋地区电离层暴时特性研究

本文利用西太平洋地区的15个电离层台站的测高仪数据和国际GPS服务中心IGS 36个站提供的TEC数据，以及由美国喷气推进动力学实验室提供的Jason 1 TEC数据对2006年4月13～17日间一次由冕洞高速流所引发的磁暴所造成的电离层效应进行了分析.分析结果表明这次电离层暴呈现出显著的纬度效应，foF2和TEC等参量显示在磁暴主相期间对称分布的强正暴效应中心在磁纬±30°～±40°，且持续时间超过12 h.负暴效应被限制在中高纬地区，在磁暴进入恢复相时，开始向低纬渗透，且具有明显的地方时效应.TIMIED卫星测量的Σ［O/N2］显示磁暴发生后，暴时环流使得中低纬地区的Σ［O/N2］有大幅增加，而中高纬地区则显著下降.通过对hmF2的分析发现磁暴主相期间，有磁层电场向中低纬地区穿透，且持续时间较长为1～3 h.因此这次强正暴效应可能是由风场、电场和化学成分这三个因素的共同作用造成的.这次磁暴造成的电离层暴响应非常复杂，对造成各种正负暴的物理和化学机制还需要进一步的研究.     

紫坪铺水库沉积物Sr同位素及元素组成变化对2008年汶川大地震的响应

2008年5月12日里氏7.9级汶川大地震引发了超过56000多个山体滑坡,在龙门山地区产生巨量的碎屑物质,极大地影响了流域的地表过程.然而,地震对河流碎屑物质组成及沉积过程的改变却知之甚少.紫坪铺水库超高沉积速率（平均74 cm/a）的沉积物完整记录了汶川地震前后的沉积过程,为研究2008年汶川地震对流域地表物质搬运及沉积物组成的影响提供了宝贵的素材.本研究测试了汶川地震前后紫坪铺水库沉积物的Sr同位素以及元素组成,结果表明其在地震之后均发生了显著变化.震后沉积物⁸⁷Sr/⁸⁶Sr与Rb/Sr比值同步降低,并且和沉积物化学蚀变指数（CIA）呈正相关性,反映了地震滑坡导致的新鲜物质对沉积物的贡献,特别是地震后强径流的2010—2011年.地震前后沉积物组成的差异性,为利用沉积物反演水文气候和构造事件及其环境效应提供了基础和潜在指标.     

甘肃第三系红粘土磁学性质初步研究及古气候意义

研究表明红粘土与黄土-古土壤具有共同的磁性矿物, 即磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿(可能还有褐铁矿); 红粘土的磁化率大小与超细顺磁性颗粒的含量正相关; 它与第四纪的黄土-古土壤相似, 在湿润气候条件下由成壤作用形成的超细铁磁性矿物对于红粘土中古土壤层的磁化率增大有重要的贡献, 并得到了Rb/Sr比值的证实. 尽管红粘土中也发现了磁化率与其成土强度不对应的现象,但总体上看红粘土的磁化率仍不失为一个简便的古气候替代性指标. 根据磁化率曲线, 从红粘土发展到黄土沉积,其间的古气候变化幅度大致等同于阶段5(S1)到阶段2 - 4(L1)的变化幅度, 可能表明第四纪期间风场加强、从源区携带比上新世更多(大约两倍)较粗的弱风化风积物(不含超顺磁性颗粒)到黄土高原. 7.5 Ma以来, 中国北方中部风积红粘土的出现记录了从下伏白垩纪红砂岩到晚第三纪的重要气候转变. 红粘土的发展与白垩纪以来全球干旱化和变冷密切相关, 可能由于当时青藏高原的强烈隆升导致了东亚季风开始或加强, 从而有了红粘土的堆积.     

中性风对夜侧电离层纬向四峰结构的影响（英文）

欧空局Swarm星座包含三颗飞行在不同地方时的卫星，其为研究夜侧电离层纬向四峰结构随时间的演化提供了很好的机会.在2017年1月31日夜间，Swarm A和C两颗并排飞行的卫星在黄昏前后（17:55/18:01地方时）的美洲扇区并没有观测到赤道电离异常的两个峰，而Swarm B卫星在约4.5小时后飞行于大致相同的经度扇区，并观测到夜侧电离层呈现出明显的纬向四峰结构.该观测证明了纬向四峰结构中靠近低纬的两个内峰不是黄昏前后赤道电离异常峰的残余.在该事件中，位于秘鲁的Jicamarca非相干散射雷达从黄昏至午夜观测到向下的等离子体垂直漂移速度，表明向上的等离子体漂移速度并不是引起夜间纬向四峰结构的必要条件；而位于Arecibo的法布里-珀罗干涉仪观测到中性风显示出东向和南向分量的增强，表明中性风对夜侧纬向四峰结构的形成有着重要作用. SAMI2模型的模拟结果与卫星、非相干散射雷达及法布里-珀罗干涉仪的观测一致.模拟结果显示夜侧东向与赤道向风为纬向四峰结构的形成提供了有利条件；但当赤道向风过大时，会导致背景电子密度出现显著半球不对称性，从而阻碍夜侧纬向四峰结构的发展.