一万年以来西安地区古土壤特征与气候波动变化研究

通过对西安李湾全新世黄土剖面微结构的研究,结合磁化率、TOC、CaCO3方法,发现古土壤S0是由两层土壤S10和S20构成的复合土壤,是森林植被下形成的具有强粘化和淋溶作用的棕壤类型.尽管有人类活动的影响,土壤S0以上部分仍继承了风积黄土的基本特征.初步揭示了关中地区一万年在6000-5000 aB.P. 出现的第一次干旱事件,3100年以来,是全新世以来又一个相对干旱的时期.     

一万年以来西安地区古土壤特征及气候波动变化研究

通过对西安李湾全新世黄土剖面微结构的研究，结合磁化率，TOC，CaCO3方法，发现古土壤S0是由两层土壤S0^1和S0^2构成的复合土壤，是森林植被下形成的具有强粘化和淋溶作用的棕壤类型，尽管有人类活动的影响，土壤S0以上部分仍继承了风积黄土的基本特征，初步揭示了关中地区一万年在6000－5000aB.P，出现的第一次干旱事件，3100年以来，是全新世以来又一个相对干旱的时期。     

冰期－间冰期旋回

第四纪(2.5 Ma BP)气候的一个重要特征就是冰期-间冰期旋回.目前我们正处于间冰期中,气候温暖.这个间冰期地质学家称为全新世,是从11.5 kaBP开始的,至今已延续了1万年以上.而在此之前是距我们最近的一次冰期,称为末次冰期.     

6 kaBP中国陆地生态系统净初级生产力的模拟

利用植被与大气相互作用模式（AVIM）模拟了全新世中期（6 kaBP）及现代中国陆地植被净初级生产力（NPP）的大小与分布特征,计算了以上两个时期我国陆地植被NPP的碳总量。结果表明：全新世中期以来气候的变化是影响我国陆地植被NPP变化的主要原因,6 kaBP时期NPP平均值为409 g/（m2·a）, NPP碳总量为3.89 Pg/a,分别比现在高15%和19%。全新世中期至今,我国陆地植被NPP的变化特征与对应时期中国土壤碳储量的变化趋势具有很好的一致性,这表明了利用生态模式模拟长时间尺度下我国陆地植被NPP的变化特征是可行的。     

MM5对中全新世时期中国地区气候的模拟研究

MM5模式结果与地质记录的对比表明,这个模式系统可以较好地模拟中全新世时气候的变化,特别是模式模拟的降水变化与地质记录吻合得较好.区域模式的结果比全球模式结果有所改进.模式结果显示:与现代相比,中全新世时,中国地区的气温升高,夏季升温超过冬季.同时,中国的内蒙古东部地区、东北地区和华北地区降水显著增加;而中国的华东、华中、华南和西南地区降水减少.中国东部30°N以北地区夏季风增强;中国东部的冬季风减弱.从一系列敏感试验结果,可以发现:在中全新世时,中国地区的气温、风场和降水的变化主要受大尺度环流背景场变化的影响,其对降水变化的影响超过50%.其次受地表状况和植被变化的影响,植被的变化主要影响中国东部地区,使得在冬季和夏季中国地区均升温;而且,对华北部分地区降水变化的影响最大超过25%.地球轨道的变化使得中全新世时太阳辐射的季节变化较大,造成中全新世时中国地区在冬季降温,在夏季升温;同时,对东北和华北地区的降水有重要影响,其影响与植被变化的影响相当.中全新世时,大气中CO2的体积混合比为280×10-6,CO2的变化使得中伞新世时气温降低,但量级较小.影响中全新世时中国地区气候变化的因子,按影响程度由大到小的排序为:大尺度环流背景场、植被变化、地球轨道参数变化和CO2浓度变化.     

古气候研究进展

总结回顾了二十年来古气候研究的进展,着重揭示古气候变化的事实.共分析了10个问题:(1)威尔逊旋回,(2)冰河时代,(3)生物大灭绝,(4)人类走出非洲,(5)第四纪冰期一间冰期旋回,(6)下一个冰期何时到来,(7)末次冰期冰盛期,(8)冰期气候的不稳定性,(9)全新世气候的不稳定性,(10)全新世气候变化趋势.     

唐古拉地区活动层水热状况及地气系统能水平衡分析

活动层水热状况与地-气系统间能水交换直接影响着寒区生态环境、水文过程以及多年冻土的稳定性。利用唐古拉站2007年实测资料和SHAW模型,对研究点活动层土壤剖面温湿度进行了模拟。土壤温度方面,模型的纳什效率系数NSE≥0.93;水分方面,纳什效率系数的平均值为0.69,说明SHAW模型可用于多年冻土区活动层内水热动态变化的模拟研究。基于模型的输出结果,对唐古拉站活动层土壤冻融过程中的水分动态、地表能量收支的变化特征进行了分析讨论。结果表明:(1)活动层冻融过程中,土壤水分的冻结和融化响应时间随土壤深度的增加而逐渐滞后,水分迁移通量随土壤深度的增加逐渐减小;(2)地表能量平衡收支在季风活动引起的降水与活动层的冻融循环共同影响下,表现出明显的季节性变化特征。同时,通过改变SHAW模型植被输入参数中的叶面积指数,分析了植被覆盖变化对多年冻土区土壤蒸散发的影响。结果表明:植被蒸腾量、土壤蒸发量与总的蒸散发量与植被的叶面积指数呈正相关关系,而浅层土壤含水率(20 cm)则表现为负相关,当叶面积指数在-100%(裸土)~100%变化时,总蒸散发量的变化幅度为-5%~13%。     

气候变迁与黄土高原演变的研究综述

根据当前国内的研究成果,总结了地质时期第四纪(距今250多万a)以来黄土高原演变与气候变迁之间的关系,其主要关系可归纳为:①第三纪以来喜马拉雅造山运动引起的中国大陆一系列差异性升降构造变化是黄土高原形成的决定性因素;②更新世时期青藏高原隆起所引起的强西风气流把中亚内陆沙漠地区的大量粉尘带到今天的黄土高原地区,形成了黄土高原;③现代季风是更新世时期青藏高原上升到某个高度之后的产物,但随着青藏高原高度不断增长,它对湿润夏季风的屏障作用越来越强,黄土高原气候开始由温暖湿润向干冷和干旱化方向发展,相应地植被种类和分布发生调整;④黄土高原植被对气候波动的适应具有重复性,即植物随着气候冷暖干湿的波动,生长区域南北移动;⑤黄土高原水土流失在更新世时期主要是自然侵蚀造成的,全新世时期在遵循自然规律继续进行的基础上,又叠加了人类活动影响,使之呈现加速发展的特点;⑥黄土高原水土流失受地质、降水、植被与人类活动等多种因素的影响,空间差异极其显著。     

沙尘暴雨土与冰后期古气候进程

当前沙尘暴活动愈益受到人们关注,或以为其是近期以来人为破坏荒漠植被的结果.分析第四纪黄土生成历史,以及历史时期大量雨土记录可见,其实沙尘暴古已有之,古时活动剧烈程度较今日有过之无不及.黄土堆积乃沙尘暴的直接产物,雨土是其过程和现象.第四纪冰期结束以来的全新世期间,存在2500-3000年的冷暖干湿变化周期.经历了大约2500年的亚大西洋期行将结束,新的灾变时期即将来临.在此总的大自然气候发展背景下,沙尘暴活动加强是不可避免的,人为活动并非主要因素,只不过加剧其程度而已.     

全新世气候

全新世指我们目前所在的间冰期.一般把新仙女木事件(YD)结束的时间(11.5 kaBP)作为全新世的开始.当前国际上对全新世的气候变化有3点共识:1)进入全新世温度大幅度回升,中全新世以后逐渐下降,20世纪由于人类活动的影响全球变暖;2)早全新世北半球亚非季风区气候湿润,5 kaBP以后逐渐变干,但是ENSO加强;3)在以上变化的背景下发生了若干次冷干事件,这些事件开始与结束均较迅速,所以也被为气候突变.     

末次间冰期亚洲中部干旱区干湿变化的模拟研究

利用国际古气候模拟对比计划第四阶段的多模式结果,分析了末次间冰期亚洲中部干旱区的干湿变化及机制。多模式集合平均结果表明,末次间冰期亚洲中部干旱区年降水减少0.7％,其中中亚地区的年降水减少2.8％,新疆地区年降水增加1.8％。水汽收支方程表明,末次间冰期中亚地区在雨季（冬春季）的降水变化主要与垂直动力项有关,新疆地区在雨季（夏季）的降水变化主要与垂直动力与热力项有关。此外,基于Penman-Montieth方法计算的亚洲中部干旱区的干旱指数在末次间冰期减小约10.2％,表明末次间冰期亚洲中部干旱区气候明显变干且存在旱区扩张的现象,这主要受到潜在蒸散变化的调控。潜在蒸散的增加进一步受到有效能量增加与地面风速增大的调控。本研究从模拟的角度揭示了末次间冰期亚洲中部干旱区干湿变化的可能特征及机制,在一定程度上有助于理解旱区气候在增暖情景下对轨道参数的响应特征。     

关于末次盛冰期青藏高原大范围冰盖存在可能性的再研究

通过4组数值敏感性试验,利用BIOME3生态模式对末次盛冰期中国大陆植被分布状况进行了数值模拟,再次研究了该时期青藏高原大范围冰盖存在的可能性问题.结果表明,末次盛冰期大陆植被发生了大规模的变化,总体呈退化趋势;在降温5℃、降水减少10%、二氧化碳下降145×10-6和地球轨道参数轻微变化的情况下,青藏高原约1/2的地区已经被冰覆盖;进一步的降温和干燥则会加大高原冰的覆盖面积和大陆其余地区植被的退化.     

全球变暖情况下北半球温带地区土壤含水量及径流量

本文对全球增暖1℃和2℃的条件下,夏季1米深土层含水量和年径流量状况做了估算。根据用综合方法测定的地表蒸发量和对过去两个温暖时期(全球平均温度比现在高1℃的全新世气候最佳期和比现在高2℃的最后一次(米库林)间冰期)古气候资料的分析结果进行了计算。     

青藏高原冰芯记录与黄土堆积和深海沉积记录之对比

通过对青藏高原冰芯δ＾１８Ｏ、黄土高原土及海洋同位素阶段记录的气候事件进行对比,认为三种不同介质所记录的晚更新世以来气候变化大趋势及主要气候事件是基本一致的,均具有４０Ｋａ和２０Ｋａ变化准周期,并可与北半球中高纬度地区太阳辐射量变化曲线进行对比。冰芯记录揭示出气候由冷变暖是缓慢发生的,从暖向冷是快速发生的,晚更新世最冷在大约２３Ｋａ;全新世大约从５Ｋａ开始降温;而海洋同位素阶段,黄土记录揭示出气候     

古气候的启示

回顾了近20～30年古气候的研究进展,包括下列问题:雪球和热力极大期、冰期-间冰期旋回、古季风、D/O循环和H事件、全新世季风、全新世气候突变、气候变化与古文明、近2000年的气候。研究表明,第四纪前的气候变化中CO_2起着重要的作用,但是在冰期-间冰期旋回中CO_2变化落后于温度变化。这说明虽然影响机制不同,但是温室气体和气候间有着密切的相互作用这一点则是可以肯定的。地球目前处于间冰期,面临着冰期来临的威胁。人类活动造成的气候变暖有可能推迟下一次冰期的到来。21世纪全球变暖仍将继续,人们可能做的、也是必须要做的,是尽可能地降低变暖的速率,以及可能达到的变暖峰值。     

沙尘暴雨土与冰后期古气候进程

当前沙尘暴活动愈益受到人们关注,或以为其是近期以来人为破坏荒漠植被的结果。分析第四纪黄土生成历史,以及历史时期大量雨土记录可见,其实沙尘暴古已有之,古时活动剧烈程度较今日有过之无不及。黄土堆积乃沙尘暴的直接产物,雨土是其过程和现象。第四纪冰期结束以来的全新世期间,存在2500-3000年的冷暖干湿变化周期。经历了大约2500年的亚大西洋期行将结束,新的灾变时期即将来临。在此总的大自然气候发展背景下,沙尘暴活动加强是不可避免的,人为活动并非主要因素,只不过加剧其程度而已。     

黄土高原塬区地表辐射和热量平衡观测与分析

利用2005年夏季黄土高原塬区陆面过程野外试验(LOPEX05)的观测资料,初步分析了甘肃平凉黄土高原塬区地表辐射收支和热量平衡特征。结果显示,黄土高原塬区地面长波辐射大于大气长波辐射,典型晴天、阴天和雨天情况下两者平均差值分别为65,25和8 W.m-2;对于地气能量交换各个分量而言,黄土高原塬上和塬下在相同下垫面下的差别不大,但裸地和有植被的下垫面差别很明显;在白天,潜热在净辐射中所占的比重较大,其次是感热,最后是土壤热通量。对能量平衡中的储存项如热通量板上层土壤的热存储和植被冠层存储进行了估算,结果表明,土壤的热储存项在-30~70W.m-2之间,而植被的热能储存项在-10~25 W.m-2之间。在考虑估算的存储项之后,能量平衡散布图斜率由0.68提高到0.79,相关系数R由0.90提高到0.93,两者分别提高了11.0%和3.0%,并对能量不平衡有明显的改进,说明能量储存项在地表能量闭合中必须考虑。     

过去0.8 Ma期间的地表温度数值模拟研究

使用一个改进的二维能量平衡模式模拟了过去0.8 Ma冰期-间冰期旋回期间北半球各纬度带的地表温度,并以65°N的地表温度为代表与南极冰芯记录进行了比较.通过敏感性试验,分析了日射量、温室气体、沙尘气溶胶强迫和水汽反馈的辐射-气候效应.结果显示,日射量变化不足以解释冰期-间冰期旋回期间北半球的地表温度变化,大气温室气体(...     

南京降水氢氧同位素监测特征

基于2018年7月—2019年6月南京降水同位素观测数据和中国气象局气象观测数据,研究南京降水稳定同位素组成的变化特征,对比热带气旋降水、梅雨降水和其他降水的降水同位素组成特征,研究降水同位素组成与热带气旋移动路径关系。结果表明:南京降水氧同位素组成(δ18O)和氢同位素组成(δ2H)的变化范围分别为-16.3‰~4.0‰和-103.0‰~32.9‰,雨季降水氢氧同位素组成相对贫化,非雨季相对富集;降水氘盈余的降水加权平均值为15.5‰,表明南京降水受陆面过程影响大。从降水量权重看,热带气旋降水和梅雨降水强度大,降水氢氧同位素组成严重贫化;其他降水的强度相对较弱,降水氢氧同位素组成比较富集;受水汽源地和陆面循环等过程的综合影响,热带气旋降水氘盈余小于全球平均值(10‰),梅雨降水氘盈余略高于全球平均值,其他降水氘盈余远高于全球平均值。登陆前仅在海洋上移动的热带气旋,降水氘盈余维持在7.5‰~8.6‰,但二次登陆的热带气旋降水氘盈余远大于10‰,可能是受到陆地蒸散过程的影响。     

ENSO,火山活动与大气CO2的年际变化

利用大气CO2及其δ13C的观测数据分析了不同区域大气CO2的季节和年际变化特征,并结合δ13C的变化趋势判断大气CO2变化的主要影响因素是来自陆地还是海洋.结果表明:大气CO2的年际变化主要受ENSO引起的陆地植被初级生产量而不是海洋吸收变化的影响,且La Ni(n)a对大气CO2的影响大于El Ni(n)o.火山活...