近5ka温度的金川泥炭δ~(18)O记录

根据吉林金川泥炭纤维素20a分辨率的氧同位素组成时间序列及其与有关文献资料对比,论述了中国东部过去5000a历史时期温度的变化过程,提供了大暖期、新冰期、中世纪温暖期和小冰期在该区存在的δ~(18)O证据;揭示了在约4590～3600 aBP期间存在1次大幅度自然升温过程,并讨论了此气候自然变暖对干旱、陆地植被和文明发展的影响.     

从长江上游近500年历史气候看1860、1870年大洪水气候变化背景

1860、1870年洪水是长江上游两次举世瞩目的出现于我国相对冷期的大洪水．它的出现似乎相悖于“以19世纪冷期与20世纪暖期相比,暖期大洪水出现频率高于冷期”的早期认识．通过对云、贵、川近500年历史气候研究,发现19世纪中后期至20世纪初,长江上游确为西南季风强盛的多雨期．1860,1870大洪水,尽管在百年尺度上,出现在我国小冰期第三个冷期,然而由于东西部差异,洪发当地在年代际尺度上,相对偏暖．因而长江上游于19世纪中叶前后,相对偏暖和强盛的西南气流与大洪水的孕育可能存在一定的联系．     

长白山天池火山近期形变场演化过程分析

对长白山天池火山区2002～2005年的4期水准测量数据、2000～2005年6期GPS测量数据以及1999年以来的定点地倾斜观测数据进行了系统处理分析，结果表明：（1）2000年9月～2002年6月期间，长白山天池火山地表变形很小，基本上处于较为稳定的状态. 1993～1998年的InSAR观测资料也未发现明显的地表变形；（2）2002～2003年，长白山天池火山出现了明显的地表形变异常变化，其水平形变表现为以天池火山口为中心的放射状膨胀运动，垂直形变则表现为近火山口的快速隆起，显示天池火山下部可能有岩浆压力增大变化；（3）长白山天池火山2003年以来的形变速率有逐年迅速衰减的变化特征，其最大水平运动速率已由2002～2003年期间的38.3mm/a衰减到2004～2005年的15.8mm/a，最大垂直形变速率则由2002～2003年的46.0mm/a 衰减到2004～2005年的5.0mm/a.     

1840年以来长江大洪水演变与气候变化关系初探

长江洪水灾害是我国频率高、为患严重的自然灾害之一.本文依据可靠资料,选择1840年至2000年间32次大洪水记录,探讨其演变与气候变化的关系.认知1910s前的19世纪冷期出现大洪水13次(包括1870年的极值大洪水事件)频率为1.9次／10a.1921-2000年间出现了大洪水19次,频率为2.4次／10a.20世纪暖期又分出两个变暖时段,前一变暖时段的峰值期1920s-1940s出现大洪水9次,包含1931年全流域大洪水.后一变暖时段,即1980s与1990s出现大洪水8次.实测记录到的最大洪水1954年位于前一变暖时段结束阶段.1990s是全球,也是我国近百年中最暖年代,受东南季风影响大的中下游地区夏季降水量是近百年最多的,大暴雨频率也是有较多记录的40年来最高的.以此出现了10年5次大洪水高频率现象,包含1998年全流域型大洪水,表明了全球变暖的显著影响.也指示30-40年问周期性振荡中多雨年代.如此可预期21世纪初期降水会有小幅度下降与大洪水频率在短期内降低的可能性.长江上游受西南季风影响较大,19世纪下半期与20世纪上半期为多降水期,大洪水频率较高.20世纪下半期为少降水期,大洪水频率较低.关于气候变化研究有待深入,前景不易预估.     

小冰期气候变化主控因子的模拟试验

小冰期是距今最近,特征最明显的寒冷气候事件,对于研究世纪尺度气候变化具有重要意义. 过去的研究结果认为,太阳活动和火山活动的变化是小冰期气候变化的主要原因. 本文应用AGCM SSiB模式分别试验了植被、太阳辐射和火山活动变化对小冰期温度、降水的影响,发现下垫面植被变化对小冰期温度变化影响的量级与太阳辐射和火山活动变化的作用相当,对降水的影响甚至超过太阳活动和火山活动变化的作用,说明对于世纪尺度的气候变化而言,下垫面植被的反馈作用不可忽略. 这对于深入理解小冰期气候变化的机理具有启迪作用,同时也为世纪尺度气候变化研究与气候情景预测提供了新的思路和方法.     

2650年东亚-北印度洋热力差异与东亚夏季风变化

利用观测资料研究发现,东亚-北印度洋对流层热力差异指数（East Asian-North Indian Ocean index,IEANI）与东亚夏季风及相应的中国东部季风降水都具有密切的关系.当IEANI偏高（低）时,东亚中纬度夏季风偏强（弱）,华北地区降水偏多（少）,江南地区降水偏少（多）.为了研究东亚夏季风的长期变化特征,我们利用北京和澳大利亚塔斯曼尼亚地区的重建气温回归了BC665～AD1985年的IEANI.研究发现,在过去2000多年里,重建的IEANI总体上能够指示世纪尺度上的东亚夏季风变化和中国东部降水异常.重建的IEANI与中国东部降水的关系与现代气候所表现出来的关系非常相似,表明这种相关特征也出现在过去2000多年来的世纪尺度上.对于IEANI在更长时间尺度（数百至千年）上的变化特征及其与降水的关系,尚需利用更多类型的代用资料进一步验证.     

新疆博斯腾湖记录的亚洲内陆干旱区小冰期湿润气候研究

利用中国内陆干旱区最大淡水湖泊博斯腾湖中心的钻孔岩芯, 在¹³⁷Cs, ²¹⁰Pb和AMS ¹⁴C测年基础上, 对湖泊岩芯孢粉组合、碳酸盐含量和粒度等多指标进行了分析. 结果发现, 近1000年来, 内陆干旱区气候变化经历了3个主要阶段, 1000~1500 AD干旱、1500~1900 AD湿润和1900 AD以来的再次变干, 近千年来在几百年尺度上的气候变化组合以暖干和冷湿为主. 在公元1500~1900年的小冰期期间, 多种代用指标均出现显著变化, 孢粉蒿藜比显著增大, 碳酸盐含量明显降低, 而粒度明显偏粗, 说明博斯腾湖流域降水增加, 气候比今湿润, 这与近百年来全球变暖条件下内陆干旱区出现的暖干气候形成显著对照. 亚洲内陆冰芯、湖泊、河流、树轮、沙漠等记录均记录了西风环流显著影响区较为湿润的小冰期气候, 出现明显的冷湿气候组合, 博斯腾湖岩芯记录的湿润小冰期气候具有代表性. 西风环流影响区湿润小冰期气候可能是全球性普遍降温导致有效湿度增加和因北大西洋涛动负异常而导致的西风影响区降水增加两个因素共同作用的结果.     

末次冰期青藏高原的气候突变--古里雅冰芯与格陵兰GRIP冰芯对比研究

通过对古里雅冰芯的研究和与格陵兰GRIP冰芯的对比 ,探讨了末次冰期青藏高原的气候突变事件 .冰阶 间冰阶变化以及反映大范围气候变化的 7次暖事件 (BrΦrump ,Odderade,Oerel,Glinde ,Hengelo ,Denekamp ,BΦlling) ,在两冰芯中都有一致的反映 .但古里雅冰芯记录有一系列独具的特征 .古里雅冰芯中气候由暖变冷的速率及气候变化幅度都大于格陵兰GRIP冰芯记录 .古里雅冰芯记录的另一显著特征是 ,在距今 18～ 3 5ka时 ,出现了一系列时间尺度在 2 0 0a左右的循环 ,其中温度变幅超过 7℃的升温事件 2 2次 ,超过 7℃的降温事件 2 0次 ,而温度变幅在 3℃以内的升温、降温事件达 10 0多次 .研究表明 ,不同的因子对不同时段的气候突变起作用 .冰阶 间冰阶尺度的气候由暖变冷的突变是由太阳幅射变化驱动并经青藏高原积雪面积变化放大作用导致的 ,而更短时间尺度的气候突变是太阳活动和季风相互作用的结果 .     

近2000a古里雅冰芯10a尺度的气候变化及其与中国东部文献记录的比较

据古里雅冰芯提供的高分辨率按 1 0a为单位统计的δ18O和积累量记录 ,划分出 2 70a以前的高温湿润期 ,2 80～ 96 0a的低温干旱期 ,970～ 1 5 0 0a的中温干旱期 ,1 5 1 0～ 1 92 0a冷暖波动强烈的“小冰期”及 1 92 0a后的升温期 .在温度和降水组合中 ,冷湿 1 0a的次数 ( 1 4次 )略少于冷干 1 0a( 1 6次 ) ,而暖湿 1 0a( 1 0次 )远多于暖干 1 0a( 4次 ) ,以相邻 2 0～ 30a的δ18O值相差 2‰ ,相当 3℃作为突变统计标准 ,则自 3世纪至今共发生 33次之多 .和中国东部文献记录的最新综合研究结果比较 ,许多重大气候事件是同时以至同年代出现的 ,反映低中纬度带相距很远的不同区域间气候变化的共同特征 ,但也有显著的差别 ,主要在“中世纪暖期”东部有相当表现而西部不显著 .近 1 2 0 0a低频变化趋势 ,东部呈显著降温 ,西部则有所上升     

利用树轮资料重建过去700年东亚地区冬季温度变化

目前东亚地区基于代用资料的大尺度温度重建几乎都关注夏季或年平均温度的变化,而对冬季温度的研究比较少.鉴于此,本研究利用260条温度敏感的树轮记录,重建了时间分辨率为年、空间分辨率为5°×5°、时间长度为公元1300～2000年的东亚冬季(12～2月)平均温度.结果表明,自14世纪以来冬温呈现出显著的长期升温趋势,但在公元1625(±24)年出现了年温度循环(冬温-夏温)的长期衰减.年际尺度上东亚冬温的振幅大约是夏温的4.7倍,上升速率大约是夏温的6倍.气候模式模拟的结果与重建的结果一致,均表现出东亚冬温的幅度和速率大于夏温的.研究表明,冬温的这种上升趋势主要受到北半球中纬度地区(30°N～50°N)的冬季太阳辐射和人类活动的影响.另外,在年际尺度上,本研究检测到东亚冬温主要受到火山喷发、太阳辐射和人类活动的共同影响.     

秦郑国渠渠首变迁与渭河断陷北缘断裂的最新活动

本文利用秦郑国渠渠首变迁,并结合考古点(遗址)埋深和水准测量资料,分析了渭河断陷北缘断裂近2000余年来的垂直差异活动速率.结果表明,该断裂在明代时期表现出最大的升降差异速率,约为6.6mm/a,而自清初以来则表现出较小的升降差异速率.约为2.6mm/a 这与渭河断陷在15——16世纪出现的强震活跃期有较好的对应关系.      

20世纪温度变化中自然变率和人为因素的影响:基于耦合气候模式的归因模拟

本文基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学国家重点实验室(LASG/IAP)发展的气候系统模式FGOALS_gl对近百年气温变化的模拟,讨论了自然变率和人为因素对20世纪全球变暖的相对贡献.数值试验结果表明,在自然和人为因子的共同强迫作用下,耦合模式能够合理再现20世纪全球平均气温随时间的演变;仅在自然因子作用下,模式不能再现1970年以后的全球变暖.自然因素对20世纪第一次变暖的作用是显著的,但温室气体是20世纪后期变暖的主要原因.在这一定性结论基础上,进一步对近百年变化中自然和人为因素的相对贡献做定量的归因分析,结果表明,除赤道中东太平洋和北大西洋外,人为因素对近百年的增暖起决定性作用.对全球、半球及大陆尺度而言,外强迫可以解释平均气温变化的70%以上,而内部变率贡献较小;但对于区域尺度而言,多数地区内部变率的贡献大于外强迫,区域尺度气温变化的机制较全球、半球尺度要复杂.对中国地区而言,20世纪早期的气温变化受自然变率影响,但20世纪后期的变暖主要是温室气体增加的结果.中国东部气温变化的空间分布表明,自然因素对近50年及近百年中国地区的变暖趋势贡献较小.在自然和人为因子共同作用下,模式能够再现近50年中国东部气温变化冬春两季增暖的特征、但没有模拟出夏季长江中下游地区及淮河流域的降温趋势;自然因子试验的结果表明,太阳活动对该区域的变冷有贡献,但模式无法再现该地区气温的季节变化特征.     

IASPEI新标准宽频带震级m_B

1935年Richter提出了地方震震级ML,10年后Gutenberg（1945a,1945b,1945c）建议将震级概念扩展到在远震距离上测量体波和面波的最大振幅,从而第一次使得有可能在全球尺度上可比较地估计地震的大小（Gutenberg and Richter,1949,1954）。另外,体波允许对各种深度的地震测量震级。最初,测定的远震震级大多在6级以上,这些地震都是在中～长周期位移记录图上记录的,地震仪的上拐角周期在10～20s左右（Kanamori,1988）。相应地,     

1644年以来西太平洋暖池海温重建

利用西太平洋地区8个珊瑚代用资料序列重建了1644年以来3～7月平均西太平洋暖池区平均海表温度（SST）．统计分析表明高通滤波后的高频重建和原始值重建结果都有较高的可靠性．近360年来暖池SST存在明显长期趋势变化：1644～1825 AD有显著上升趋势（＋0．04℃／100a）,1826-1885AD呈显著下降（-0．24℃／100a）,1886～2006 AD有强烈上升趋势（＋0．28℃／100a）,其中20世纪50年代以来的增温达N＋0．67℃／100a,是过去360多年中最强的．暖池SST突出的周期包括年际尺度的～2．1,～2．3,～2．9,～3．6,～3．8a周期以及80．7a的低频周期．暖池SST与我国黄淮流域夏季降水变化有显著的相关性,重建时段（1880～1949 AD）SST与区域平均夏季降水量相关系数达到-0．44,与观测时段（1950～2005 AD）二者的相关（-0．46）接近．这种关系在近360年来的旱涝等级中也是显著的,1644～1949 AD区域平均旱涝等级与重建SST相关系数为-0．20,在年代际尺度上二者关系更为明显,低通滤波后的相关系数为-0．42．这说明近360多年来当暖池SST偏高（低）时,黄淮流域降水易偏少（多）．长时间序列的暖池SST重建结果,对分析历史时期我国东部旱涝气候变化机制提供了有用的信息．     

东昆仑断裂带中东部地震破裂分段性与走滑运动分解作用

基于卫星影像解译和野外考察测量,对东昆仑断裂带中东部托索湖段、玛沁段和玛曲段的晚更新世晚期以来滑动速率以及全新世以来的古地震活动特征进行了分析研究.阿尼玛卿山双挤压弯曲和西贡周断裂交汇区为这3条段落的破裂分段标志,也成为1937年托索湖7.5级地震地表破裂带的终止点.通过构造地貌方法获得这3条段落自西向东晚第四纪晚期以来的平均水平滑动速率分别为（11.2±1）,（9.3±2）和（4.9±1.3）mm/a;垂直滑动速率分别为（1.2±0.2）,（0.7±0.1）和0.3mm/a.断裂水平滑动速率从西至东呈梯度下降,递减的滑动速率主要转换到了与东昆仑断裂相交的阿万仓断裂上.通过构造转换矢量分解获得阿万仓断裂带西支和东支构成一个滑动分解模式,断裂西南盘相对北东盘的滑动速率为4.6mm/a,滑动方向为112.1°.3条段落的活动均产生独立地表破裂,西侧托索湖段1937年发生了M7.5级地震,往东玛沁段发生了514～534calaBP和距今（1070±180）a（格萨尔王时期）的地表破裂,玛曲段地表破裂发生在1055～1524aBP,显示出段落之间与应力触发有关的地震破裂事件沿断裂带单向迁移的特征.同时利用断裂单次地震位移和古地震复发周期获得断裂的长期滑动速率,结果显示与构造地貌方法获得的滑动速率几乎一致,也显示自西向东逐渐递减的趋势.断裂滑动速率的递减与几何结构走向的弯曲以及横向断裂的相交一一对应,因此东昆仑断裂带的滑动速率梯度递减的主要原因是东昆仑断裂带东延与横向断裂相交和构造转换所致.     

花粉记录的青藏高原中部中全新世以来植被与环境

青藏高原中部的草甸/草原混合生态群落, 对气候变化非常敏感. 孢粉记录显示草原发育时期, 莎草减少, 区域气候是相对干旱的, 在时间上对应季风相对弱的时期. 依据唐古拉山垭口湖、阿洪错和错那3个淡水湖泊钻孔孢粉分析, 定量重建的温度和降水指标, 探讨该地区8200 cal a BP以来的植被与气候变化. 8200~6500 cal a BP, 尤其是8200~7200 cal a BP, 植被以草甸/草原混合生态群落为主, 显示强季风控制着青藏高原中部; 6000~4900, 4400~3900以及2800~2400 cal a BP时期区域植被以草原植被为主, 应是3次百年尺度的干旱事件; 4900~4400 cal a BP期间植被类型由草原向草甸转变; 6500~5400和 3000~1600 cal a BP出现两次大的变干事件; 数值摸拟估计, 高原中部接近于现今的环境, 最早可能出现在6500 cal a BP, 自3000 cal a BP以后高原中部季风性降水和湿度逐渐减少至现今水平, 可能在700~300 cal a BP出现一次小冰期变冷事件.     

热带太平洋沃克环流变化的数值模拟

针对LASGBAP发展的耦合系统模式FGOALS-g2和FGOALS—s2,评估了其对热带太平洋沃克环流气候态的模拟能力,在此基础上,分析了沃克环流的变化特征,讨论了沃克环流变化的机理。对20世纪历史模拟结果的分析表明,两个模式均能够合理再现热带太平洋沃克环流气候态分布特征。观测中,过去百年（1900—2004年）和过去55年（1950～2004年）,沃克环流减弱,而近23年（1982～2004年）,沃克环流增强。在三个时间段内,FGOALS-g2模拟的沃克环流均减弱。FGOALS-s2中,过去百年赤道太平洋大气环流减弱,整个热带太平洋大气环流变化不明显;而在过去55年和近23年,模拟的沃克环流均增强。沃克环流变化模拟偏差与模式模拟的内部变率与观测不一致有关。降水与边界层向对流层输送的水汽相平衡的水循环约束关系可以很好地解释沃克环流的变化。FGOALS—g2中,在过去百年、55年和23年间,热带西太平洋降水相对变率（△P／P）增幅小于水汽相对变率（△q/q）增幅、东太平洋冷舌区△P/P增幅大于△q／q增幅,造成沃克环流减弱。FGOALS—s2中,在过去55年及23年间,热带西太平洋对流质量交换增强,东太平洋对流质量交换减弱,使得沃克环流增强。热带太平洋SST变化趋势分布型主导着沃克环流的变化。在过去55年和23年间,FGOALS—g2（FGOALS—s2）中,热带太平洋海表面温度（SST）变化表现为类El Nino（La Nina）型分布,对应沃克环流减弱（增强）。因此,气候系统模式合理模拟沃克环流变化的前提是对热带太平洋SST变化空间型的成功模拟。这一结论得到AMIP试验结果的支持。     

雁荡山湖泊沉积物记录的中国东部季风区小冰期以来气候干湿变化

中国东部季风区过去千年降水变化特征已有大量研究并取得重要进展,但多数研究集中在中国北方和中部地区,南方地区重建记录相对较少.本文对浙江雁荡山雁湖沉积物的总有机碳、色度和粒度等多指标进行分析,重点探讨小冰期以来研究区域的降水变化,结果显示:1)1400-1600 AD,湖区集水发育,研究区气候偏湿润;2)1600-1650 AD,降水量减少,气候偏干旱;3)1650-1750 AD,气候偏湿润;4)1750-2000 AD,研究区气候处于干旱状态,其中1500-1650 AD期间的干湿变化与历史文献记录的雁湖水位有良好的对应关系.在年代误差范围内,雁湖沉积物与浙江天目山泥炭、福建仙山泥炭以及湖光岩玛珥湖沉积物等记录的干湿变化同步,指示了小冰期期间中国东南地区气候波动的一致性.另外,中国东部南、北地区古气候记录反映的降水变化趋势相反,表明在百年时间尺度上,中国东部南北地区降水存在着"南涝北旱"和"北涝南旱"的空间特征.通过与太平洋年代际振荡(PDO)的对比,显示PDO对中国东部地区小冰期期间出现的南-北"偶极型"空间降水特征可能具有重要影响.     

两万年来的中国多年冻土形成演化

利用大量的古多年冻土遗迹和古冰缘现象,并佐以古冰川、孢粉及动物化石等资料,重建了20ka以来中国多年冻土演化进程.结果表明,在末次冰期最盛期(LGM,或末次多年冻土最大期LPMax),中国多年冻土面积达到了5.3×10~6～5.4×10~6km~2(现今中国多年冻土面积的3倍多),而全新世大暖期(HMP,或末次多年冻土最小期LPMin),中国多年冻土面积曾缩减至0.80×10~6～0.85×10~6km~2(约为现今中国多年冻土面积的50%).按照古冻土遗迹的年代及分布等特征,在确定LGM和HMP两个主要时段的冻土格局基础上,将20ka以来中国多年冻土演化进程划分为7个阶段:晚更新世LGM(20000～10800a BP)多年冻土强烈扩展,达到LPMax;早全新世气候剧变期(10800至8500～7000a BP)多年冻土较稳定但相对缩减阶段;中全新世HMP(8500～7000至4000～3000a BP)多年冻土强烈退化阶段,多年冻土缩减到LPMin;晚全新世新冰期(4000～3000至1000a BP)冻土扩展阶段;晚全新世中世纪暖期(1000～500a BP)多年冻土相对退化阶段;晚全新世小冰期(LIA, 500～100a BP)冻土相对扩展阶段,以及近代升温期(近百年来)多年冻土持续退化阶段.本文重建了各时段内古气候、古地理环境以及多年冻土分布范围和其他特征.     

我国小冰期盛期的气候环境

小冰期是距今最近的全球性冷气候事件,是至今研究历史时期气候与人类活动关系的重点时期,它曾对世界和我国的社会经济产生了重要影响. 本文根据我国近年来历史文献、冰芯、树轮、湖芯和石笋的高分辨率研究成果,结合部分国外的结果,对小冰期从高纬、高山地区向中纬、低海拔地区的发展过程,17世纪小冰期盛期大范围普遍的降温、降水变化和空间分布与季风的关系进行了讨论. 该成果和气候模拟的结果可进行检验,为全球增温背景上可能出现的冷波动提供历史相似型.