古里雅浅孔冰芯所记录的夏季风盛行时δ~(18)O与海温以及与500hPa高度场的关系

青藏高原古里雅冰帽浅孔冰芯中 (δ18O) max代表该区夏季风盛行时的温度状况 ,它与全球海温(SST)、北半球 5 0 0hPa高度之间的相关关系被分析 .对冰芯中 (δ18O) max产生重要影响的海洋相关区均位于海洋的洋流区或洋流汇合区 .它们分别在赤道东太平洋、太平洋西风漂流、东印度洋热池、莫桑比克海流、北大西洋海流、加那利海流和大西洋赤道海流 .其中位于低纬度海洋相关区的SST与冰芯中δ18Omax呈负相关关系 ,即当这些海区的SST升高 (或降低 )时 ,古里雅冰帽浅孔冰芯中 (δ18O) max减小 (或增大 ) .位于中纬度海洋相关区的SST与冰芯中 (δ18O) max呈正相关关系 ,即当这些海区的SST升高 (或降低 )时 ,古里雅冰帽浅孔冰芯中 (δ18O) max增大 (或减小 ) ;对 (δ18O) max产生重要影响的 5 0 0hPa高度上的相关区分别位于中低纬度大洋上的副热带高压区和巴尔喀什湖长波槽区 .这些相关区的高度均与冰芯中 (δ18O) max存在显著的负相关关系 ,即当这些相关区的高度值增加 (或降低 )时 ,冰芯中(δ18O) max减小 (或增大 ) .其影响机制表现为不同水汽来源向古里雅地区输送的差异 .欧洲脊和贝加尔湖脊的强度与 (δ18O) max存在显著的正相关关系 ,即当高压脊加强 (或减弱 )时 ,冰芯中 (δ18O) max增大(或减小 ) .它们对     

古里雅浅孔冰芯所记录的夏季风盛行时δ^18O与海温以及与500hPa …

青藏高原古里雅冰帽浅孔冰芯中（δ＾１８Ｏ）ｍａｘ代表该区夏季风盛行时的温度状况,它与全球海温（ＳＳＴ）、半半球５００ｈＰａ高度之间的相关关系被分析,对冰芯中（δ＾１８Ｏ）ｍａｘ产生重要影响的海洋相关区均位于海洋的洋流区域洋流汇合区,它们分别在赤道东太平洋、太平洋西风漂流、东印度洋热池、莫桑比克海流、北大西洋海流、加那利海流和大西洋赤道海流,其中位于低纬度海洋相关区的ＳＳＴ与冰芯中δ＾１８Ｏｍａｘ呈     

青藏高原达索普冰川浅孔冰芯中δ^18O值对大尺度海—气相互作用的响应

青藏高原达索普冰川浅孔冰芯中δ＾１８Ｏ值与大尺度海表面温度（ＳＳＴ）之间存在显著的相关关系,显著相关工主要分布在海洋的洋流区,不同海区ＳＳＴ通过对大气环流的作用影响 川的陈水和水汽来源,当大气环流呈出现有利于海洋水汽向青藏高原南部冰川输送的形势时,冰芯中δ＾１Ｏ值减小,当大气环流呈出现不利于海洋水汽却有利于内际水汽向青藏高原南部冰川输送的形势时,冰贳 中δ＾１８Ｏ值增大,相关分析表明,在诸多影响δ     

PRELIMINARY STUDY ON THE ENSO SIGNAL RECORDED BY THE δ18O SERIES OF ICE CORE FROM MIAOERGOU FLAT-TOPPED GLACIER,EASTERN TIENSHAN

基于东天山庙尔沟冰芯1953～2004年的δ18O序列,利用冰芯钻取点附近的气象站观测资料、NCEP/NCAR再分析数据等资料,初步分析了庙尔沟冰芯δ18O序列与ENSO事件之间的关系.研究表明,庙尔沟冰芯δ18O年序列与当年10月至次年3月间的热带太平洋东部地区(约170°～80°W)海表温度、亚洲西风气流500mb纬向风速及当年7～12月的ENSO指数之间均存在显著负相关.另外,ENSO事件对古里雅冰芯、马兰冰芯及庙尔沟冰芯δ18O序列的影响与其对达索普冰芯及Sajama冰芯δ18O序列的影响明显不同,说明ENSO事件对不同气候区冰芯δ18O序列的影响机制可能存在差异.     

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.     

古里雅冰芯气候记录对ENSO事件的响应

ENSO现象是一个产生于大尺度海-气相互作用的全球事件, 它是影响全球中低纬度大部分地区气候年际变化的一个重要的因子. 通过高通滤波法、累积异常法以及非参数检验等方法, 对古里雅冰芯中所记录的气候信息与ENSO事件进行相关分析表明, 在厄尔尼诺年, 古里雅冰芯中记录的降水量显著减少, 但对于δ¹⁸O而言, 虽然也在厄尔尼诺年偏低, 但未达到显著性水平.     

用冰芯中的硫酸根离子探讨古里雅冰川作用区的干湿变化

根据古里雅冰帽中的ＳＯ２－４离子主要来源于陆地地表矿物的事实，以及干旱少雨的内陆地区可溶性硫酸盐分布范围广，在地表矿物中含量的变化主要受气候条件，特别是干湿程度所控制的自然现象，提出了用古里雅冰芯中的ＳＯ２－４离子推断该冰川作用区的干湿变化。用古里雅冰芯的ＳＯ２－４离子推断出的该地区小冰期以来的干湿变化，与冰芯中冰川积累量和δ１８Ｏ所反映的干湿变化相一致     

玉龙山白水1号冰川区大气降水-冰雪-水文系统内δ18O研究的新结果

应用稳定同位素指示方法研究大气降水、冰雪和地表径流变化过程,是冰川学家、气候学家和水文学家共同感兴趣的课题之一［1～6］. 90年代开始,我国学者较详细地研究了青藏高原内陆大气降水中稳定同位素的分布和水文循环特征［7, 8］,认为水汽来源是影响青藏高原降水中δ18O值的重要因素. 在大陆气团的影响下,青藏高原降水中δ18O与温度变化同步,即所谓“温度效应”. 但在源于海洋的暖湿气流影响下,特别在季风气候区,降水中δ18O与降水量和温度存在着负相关关系,即所谓“降水量效应”. 在我国西部的广大冰川分布区,占总面积的22%为南亚季风控制的温冰川(即海洋型冰川),过去由于种种原因对季风温冰川区稳定同位素的研究报道较少. 为填补这方面的科学研究空白,我们曾于1999年6月赴欧亚大陆最南的温冰川分布区玉龙山,首次开展了本区的冰芯研究［9］. 在钻取冰芯的同时,还全面采集了冰川区不同水体, 即表面积雪、夏季降水、冰川融水和冰川补给径流的样品,进行了δ18O的测定［10］. 结果表明,雪线以上积雪中的δ18O值比雪线以下积雪内的δ18O值为高,低海拔冰川补给径流比高海拔冰川融水的δ18O浓度为低,夏季降雨中δ18O值最低. 这种分布特征说明本区局部大气环流状况随时间和高度而变化,存在着季风气候区所特有的“降水量效应”. 为进一步证实该结果,我们于2000年7月又在玉龙山进行了更为详细的工作：在白水1号冰川积累区海拔5 000 m, 4 900 m和4 700 m处开挖了3个深度分别为3.1 m, 2.6 m和2.0 m的雪坑,采样77个; 沿海拔5 000～4 500 m采集了18个表面积雪样品; 雪线以下采集了数十个冰川融水样品; 分不同高度和日期采集了数十个夏季雨水样品; 此外,还沿冰川融水补给为主的白水河分段采集了水样数十个. 所采样品在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰芯与寒区环境开放研究实验室用Delta Plus气体稳定同位素比质谱仪进行了δ18O的测定(表1),现将初步成果进行报道.     

玉龙山白水1号冰川区大气降水—冰雪—水文系统内δ^18O研究的新结果

应用稳定同位素指示方法研究大气降水、冰雪和地表径流变化过程,是冰川学家、气候学家和水文学家共同感兴趣的课题之一［1～6］. 90年代开始,我国学者较详细地研究了青藏高原内陆大气降水中稳定同位素的分布和水文循环特征［7, 8］,认为水汽来源是影响青藏高原降水中δ18O值的重要因素. 在大陆气团的影响下,青藏高原降水中δ18O与温度变化同步,即所谓“温度效应”. 但在源于海洋的暖湿气流影响下,特别在季风气候区,降水中δ18O与降水量和温度存在着负相关关系,即所谓“降水量效应”. 在我国西部的广大冰川分布区,占总面积的22%为南亚季风控制的温冰川(即海洋型冰川),过去由于种种原因对季风温冰川区稳定同位素的研究报道较少. 为填补这方面的科学研究空白,我们曾于1999年6月赴欧亚大陆最南的温冰川分布区玉龙山,首次开展了本区的冰芯研究［9］. 在钻取冰芯的同时,还全面采集了冰川区不同水体, 即表面积雪、夏季降水、冰川融水和冰川补给径流的样品,进行了δ18O的测定［10］. 结果表明,雪线以上积雪中的δ18O值比雪线以下积雪内的δ18O值为高,低海拔冰川补给径流比高海拔冰川融水的δ18O浓度为低,夏季降雨中δ18O值最低. 这种分布特征说明本区局部大气环流状况随时间和高度而变化,存在着季风气候区所特有的“降水量效应”. 为进一步证实该结果,我们于2000年7月又在玉龙山进行了更为详细的工作：在白水1号冰川积累区海拔5 000 m, 4 900 m和4 700 m处开挖了3个深度分别为3.1 m, 2.6 m和2.0 m的雪坑,采样77个; 沿海拔5 000～4 500 m采集了18个表面积雪样品; 雪线以下采集了数十个冰川融水样品; 分不同高度和日期采集了数十个夏季雨水样品; 此外,还沿冰川融水补给为主的白水河分段采集了水样数十个. 所采样品在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰芯与寒区环境开放研究实验室用Delta Plus气体稳定同位素比质谱仪进行了δ18O的测定(表1),现将初步成果进行报道.     

祁连山老虎沟12号冰川浅冰芯记录的气候环境信息

2006年6月在祁连山西段大雪山的老虎沟12号冰川钻取了一支20.12m的浅冰芯,对冰芯中化学组成成分的浓度变化特征和来源分析进行了研究.结果表明,冰芯中δ18 O和可溶性离子含量变化均显示了明显的周期性变化,δ18 O与祁连山西段温度有很好的正相关关系.通过相关分析和HYS-PLIT后向轨迹分析表明,老虎沟12号冰川...     

古里雅冰芯中钙离子含量及与气候变化关系

通过对古里雅冰帽中Ｃａ２＋含量变化的分析揭示：１）古里雅冰帽中的Ｃａ２＋主要来自它周围较近的地表矿物中的可溶性Ｃａ（ＨＣＯ３）２对同一根冰芯而言,Ｃａ２＋含量较高,反映出当时该冰川作用区较干旱,反之则较湿润;３）冰芯中的Ｃａ２＋含量,呈上升状态反映出当时的气候环境往干旱方向发展．而呈下降趋势则有两种可能：一种是气候环境较湿润;另一种是长期或重度干旱造成究竟是何种原因,可结合其它方法,如ＰＨ值、电导率、ＳＯ２－４等进行综合判断得出结论此点对于利用冰芯寻找古气候中的长期或重度干旱的年代尤为重要     

ENSO事件对青藏高原古里雅冰芯中现代δ18O的影响

对１９５１～１９９２年青藏高原古里雅冰芯中δ＾１８Ｏ与Ｉ（南方涛动指数）,δ＾１８Ｏ与赤道东太平洋ＳＳＴ（海表面温度）的关系进行了分析。在Ｅ１Ｎｉｎｏ年,无论是隆冬还是盛夏,古里雅冰芯中δ＾１８Ｏ均减小。表现为明显的降温,平均降温幅度分别为１．２℃和０．４５。在特强Ｅ１Ｎｉｎｏ年,平均降温幅度分别为２．０３℃和１．４６℃。在ＬａＮｉｎａ年,盛夏古里雅;冰芯中δ＾１８Ｏ增大,表现为明显的增温,平均     

近300a来古里雅与长江下游温度变化所受太阳活动、火山活动的影响分析

分析了近300a来古里雅冰芯δ¹⁸O值和长江下游温度变化与太阳活动、火山活动的关系.结果表明,无论在年际尺度,还是在10a尺度上,西昆仑山的古里雅冰芯和中国东部的长江下游地区的温度与以太阳辐照和太阳黑子周期长度为代用指标的太阳活动有良好的相关关系.火山活动对古里雅、合肥冬温和杭州春温有明显的降温作用.1810’s—1830’s时段不仅合肥冬温和杭州春温发生了剧烈的变化,而且处于高亚洲中西部的古里雅冰芯δ¹⁸O值也急剧下降,同时在北半球温度重建曲线上这一时段也是一个冷谷,表明该时段的气候变化可能具有全球性,而强烈的火山活动和微弱的太阳活动可能对温度的快速降低起触发作用。     

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。     

北美洲降水中稳定同位素的时空分布以及与ENSO的关系

分析了北美洲降水中δ¹⁸O的时空分布特征以及与温度、降水量、ENSO的关系.结果表明:无论是在陆地还是在海洋,北美降水中平均δ¹⁸O的纬向分布是非常显著的.随着纬度的升高,降水中δ¹⁸O迅速减小.整个北美大陆均存在温度效应,并随纬度的增加而加强.不同季节温度效应分布的差异仅表现在其范围和强度的变化上.降水量效应主要出现在低纬度海洋、中低纬度太平洋的东海岸和湾流的西北海岸.在内陆区,降水量效应不存在.不同季节降水量效应分布的差异也仅表现在其范围和强度的变化上.在大陆内部和高纬度地区,对应显著的温度效应,δ¹⁸O的季节差异Δδ¹⁸O具有较大的正值;在低纬度海洋,对应显著的降水量效应,Δδ¹⁸O较小或为负值;在相同的纬度,陆地上的Δδ¹⁸O明显大于海洋.代表大陆性特征的渥太华站和代表海洋性特征的中途岛站降水中δ¹⁸O与Ni o-4的SST具有显著的正相关关系,其中,尤以5月的δ¹⁸O与Ni o-4的SST的连续相关关系最显著,表明ENSO事件的强信号对该时期陆地和海洋降水中稳定同位素的变化具有重要影响.     

东亚季风MIS 3早期DO事件的亚旋回及全球意义

根据湖北永兴洞石笋(YX51)10个U/Th年龄,470组氧、碳同位素数据建立了深海氧同位素3阶段(MIS3)早期57.7~35.6kaB.P.期间东亚夏季风演化时间序列。在发育时段,千年尺度δ18O峰谷变化与高纬冰芯记录的Dansgaard-Oeschger(DO)事件一致;δ13C呈现出与δ18O正相关同步演化特征,但受区域环境影响,在事件内部细节上存在差异。区域对比表明,同一季风区的永兴洞和葫芦洞石笋δ18O指示的季风降水同位素组成具有本质上一致性;高低纬记录对比显示,千年尺度的峰谷变化一一对应,反映热带辐合带(ITCZ)水汽传输能力、平均位置变化对东亚季风和高北纬气候具有重要影响。在DO13至DO15事件内部,永兴洞石笋δ18O记录了显著的双峰特征,说明低纬季风强度变化和格陵兰冰芯δ18O揭示的次级暖峰具有一致对应关系,指示大气快速传输机制在高低纬环境突变中起着重要作用。     

我国中低纬度末次冰消期气候转暖 与高纬度气候变化的关系*

末次冰消期转暖的过程和机制一直是古气候研究的热点,然而对于末次冰消期全球气候在时间、空间上的变化以及热带低纬度地区在其中发挥的作用仍不明确。文章根据我国中低纬度地区的湖光岩玛珥湖、渭南黄土剖面和东海DGKS9603孔沉积物中的植硅体等环境指标的分析,研究了末次冰消期在这些地区的变化特点,并结合古里雅冰芯和南京葫芦洞石笋氧同位素记录与南极BYRD冰芯、北极格陵兰GRIP冰芯氧同位素记录进行了对比。结果表明,各地区转暖的时间并不同步,明显受印度洋季风或东南季风影响的古里雅、湖光岩地区是气候转暖较早的地区,格陵兰地区的快速转暖滞后于我国中低纬度转暖1.5~2.0ka以上。如何理解高纬度和热带低纬度地区气候转暖的差异性问题及其原因和机制有待于更多高分辨率气候记录研究和模型的检验。     

氘氧同位素法在周口市地下水研究中的应用

在野外采样测试的基础上,通过对周口市内大气降水、河水和不同层位地下水中氘(δD)、氧(δ18O)同位素含量分析,发现当地降水、汾河水和浅层地下水的氘(δD)、氧(δ18O)均落在全球和中国降水线附近,呈现出明显的线性相关性,表明区内浅层地下水主要来源于大气降水入渗补给,而中深层和深层水则落在δD-δ18O降水线关系图的左下方,没有呈现明显的线性分布,表明其与大气降水的补给关系微弱;再者,根据不同深度地下水中δD、δ18O的含量特征分析,显示出随着埋藏深度的增加,氘(δD)和氧(δ18O)呈现出减小的趋势,表明其径流条件越差,可更新能力亦越差,这与区内不同层位地下水的运动规律相一致;最后根据大气降水的δD和δ18O值的高度效应,计算出周口市中深层地下水补给区高度为640~1 447 m;深层地下水补给区高度为1 240~2 447 m,这和区内西部地下水上游伏牛山区的海拔高度500~2 192 m相吻合,表明区内中深层和深层水主要来源于西部伏牛山区地下水的侧向径流补给。     

中国黄土高原西缘甘肃万象洞MIS 5石笋δ18O记录与南方地区石笋记录的对比研究

位于青藏高原与黄土高原过渡带的甘肃武都万象洞石笋WXSM51和WXSM52提供了MIS 5(118～79 kaB.P.)高分辨率的δ18O记录.研究表明,万象洞石笋δ18O值与夏季风强度呈负相关关系,与我国西南部的贵州董歌洞石笋δ18O记录有良好的对应关系,并与高纬度的格陵兰NGRIP冰芯δ18O记录和65°N太阳辐射强度有很好的一致性,说明万象洞石笋δ18O记录了118～79 kaB.P.期间亚洲季风强度的变化,同时也说明东亚季风强度的变化和全球气候变化同步,而且主要受控于北半球太阳辐射强度的变化.同时它与地中海碳酸盐记录有很好的相似性,和巴西石笋δ18O记录在千年尺度上表现出相反的变化趋势,说明东亚季风区、地中海地区以及巴西季风区之间存在密切的联系,指示了南北半球气候在千年尺度上存在"跷跷板"(seesaw)现象.万象洞石笋δ18O记录的MIS 5b与MIS 5a突发性转换,与NGRIP冰芯δ18O记录相似,而与神农架记录存在差异,说明万象洞地区对亚洲季风强度的响应更为敏感.     

INTERCOMPARISON OF δ18O IN PRECIPITATION SIMULATED BY ISOTOPIC GCMS WITH GNIP OBSERVATIONS OVER EAST ASIA

本文利用引入稳定同位素循环的ECHAM4,GISS E,HadCM3和MUGCM模式的模拟对东亚降水中平均δ18O的空间分布、季节差异以及δ18O与温度、降水量的关系进行了分析.模拟结果很好地再现了由GNIP实测资料得到的δ18O的变化特征.在东亚,降水中δ18O的分布具有明显的纬度效应和高度效应.降水中δ18O季节差的最大值出现在受冷高压控制的东西伯利亚,最小值出现在受副热带高压控制的西太平洋.在海洋性气团与大陆性气团频繁交绥的中纬度地区,δ18O季节差相对较弱,但经向变化梯度较大.然而,4个GCM的模拟均显示在中高纬度内陆降水中δ18O明显偏低.温度效应主要出现在中高纬度和内陆区,纬度越高、越接近内陆,温度效应越强.降水量效应主要出现在中低纬度和季风区,最强的降水量效应出现在低纬度沿海或海岛.然而,4个GCM均给出实际上并不存在的发生在中亚干旱区的降水量效应.这个结果与雨滴在降落过程中重同位素的富集作用有关,但模式对该机制起到了放大作用.GCM和GNIP降水中δ18O统计量空间分布差异的一个显著特点是,GCM统计量的标准差大于GNIP统计量的标准差.然而,当对单站降水δ18O的时间序列作对比时,GCM模拟值的标准差反而小于GNIP实测值的标准差.