中国降水再循环率对全球变暖的响应

中国地域广阔,涵盖了多种气候类型和地形特征,这为降水再循环过程提供了复杂的环境条件,使得在研究降水再循环率特征时难以对区域进行划分和比较。本文利用优化后的降水再循环率评估模型计算中国地区降水再循环率,研究了中国地区降水再循环率的变化特征及其对全球变暖的响应。结果表明,1979—2020年,中国降水再循环率具有明显的区域和季节性差异,其中青藏高原的再循环率最高,降水再循环率的大值区和线性增长的区域主要位于非季风区的内陆湿润地区;但在干旱半干旱的西北地区东部,降水再循环率整体偏低的情况下,其线性趋势增加非常显著。通过经验正交函数(EOF)分解的结果发现,降水再循环率的第一模态在2000年之前以负位相为主,而2000年之后以正位相为主,且从九年滑动平均来看降水再循环率呈先增加再减少的趋势。本研究依据降水再循环率的大小和气候倾向率的正负,将中国分出四类降水再循环率区域:降水再循环率较大且呈上升趋势(Ⅰ类),降水再循环率较大且呈下降趋势(Ⅱ类),降水再循环率较小且呈上升趋势(Ⅲ类),降水再循环率较小且呈下降趋势(Ⅳ类),并在四类区域中筛选出八个典型区域来研究降水再循环率对全球变暖的响应。在Ⅰ类和...     

土壤温湿状况对黄河源区水循环过程的影响

众多研究表明黄河源区受气候变化影响,土壤活动层逐渐下降。土壤温、湿度是陆面过程及地球系统中的重要物理量,它们通过影响地表能量和物质交换而影响大气环流和降水等。利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式,选取2个典型年分别设计了2个控制试验和2个敏感性试验来探讨土壤初始状况变化对区域水循环的影响,通过再循环降水率定量描述不同气候背景下陆面对黄河源区水循环的影响,并尝试从环流角度进一步分析土壤初始状况改变对源区水循环影响的物理机制。结果表明：陆面对水循环的影响受大尺度环流背景场影响较大,较弱的环流背景下再循环降水率较强环流背景大5%左右。土壤初始状况对水循环要素有一定程度的影响。土壤初始温度升高/降低,水汽通量增多/减少,后期降水增大/减小。不同环流背景下,土壤记忆时间不同,在弱的环流背景下,土壤记忆时间要长,初始状况扰动可持续1～2个月。     

巴丹吉林沙漠降水稳定同位素特征与水汽再循环

了解沙漠降水稳定同位素特征,有助于研究干旱区水循环过程.根据2015-2016年取自巴丹吉林沙漠4个站点的降水样品,分析了δ2H、δ18O的时空分布特征及影响因素;借助后向气团轨迹模型分析了降水水汽来源;采用氘盈余模型计算了水汽再循环比.结果显示,降水δ2H、δ18O均表现出季节效应,夏高冬低;沙漠腹地较外围山区δ2H、δ18O偏正,d-excess偏负,反映出腹地降水的蒸发程度更高.年内降水主要来自西风水汽,夏季部分受东南季风影响.沙漠湖泊区再循环比为10.3%~10.9%,略大于山区的8.5%;再循环水汽在总蒸发量中占比11.1%,反映出沙漠强烈的蒸发对本地降水的贡献较为有限.      

东亚干旱半干旱区水汽来源研究进展

气候增暖背景下,东亚干旱半干旱区降水发生了显著变化,水汽输送变化对该区域降水异常具有重要作用。回顾和梳理了近年来关于东亚干旱半干旱区的水汽来源的研究,重点关注外部水汽输送来源、季节差异以及局地蒸散发变化,讨论并展望了未来研究方向。现有研究表明,来自孟加拉湾—印度洋、南海、西太平洋和欧亚大陆陆地蒸散发的水汽分别通过南亚季风、南海季风、副热带季风和中纬度西风带传输至东亚干旱半干旱区,夏季以来自南海和西太平洋的水汽占主导,冬季基本取决于西风所携带的水汽含量。1979年以来,东亚干旱半干旱区年降水再循环率均呈现增加趋势,季节尺度夏季的再循环率高于冬季。未来主导东亚干旱半干旱区水汽输送特别是夏季水汽输送进而影响降水的源地以及路径需要进一步验证,量化外部输入水汽和内部蒸散发水汽相对贡献的研究或将成为未来研究热点,全球变暖背景下降水水汽来源变化仍需进行更为深入的研究探讨。     

不同陆面方案对降水模拟的影响

基于区域气候模式RegCM4.0(Regional Climate Model 4.0),分别选取BATS(Biosphere Atmosphere Transfer Scheme)和CLM(Community Land Model)陆面方案,对2001-2005年中国的气候状况进行模拟,并将模拟结果与CRU(Climatic Research Unit)及GPCP(Global Precipitation Climatology Project)降水资料进行对比,研究不同陆面方案对降水模拟的影响。结果表明:在两种陆面方案下,区域气候模式均较合理地模拟出了中国降水的空间分布、时间变化;模拟降水对陆面方案敏感,RegCM_BATS总体上表现为正偏差,在东北区域的模拟偏差较大;RegCM_CLM表现为负偏差,在长江以南区域的模拟偏差较大;模拟结果的偏差在夏季较大,冬季较小;两模式模拟结果间的差异在空间上由东南向西北减少;两模式均较准确地模拟了不同强度降水出现频率的分布形势,总体上RegCM_CLM模拟低强度降水偏多;高强度降水偏少,而RegCM_BATS模拟低强度降水偏少,高强度降水偏多;不同陆面方案对地表蒸发量以及地表潜热通量模拟的差异是导致模拟降水差异的主要原因,夏季地表蒸发对降水的影响较冬季更强;水汽平流输送对两模式模拟降水差异的影响较小。     

物理过程参数化方案对中国夏季降水日变化模拟的影响

系统地分析了不同陆面过程、辐射传输以及积云对流参数化方案对区域气候模式模拟中国夏季降水日变化能力的影响,发现日内最大标准化降水及其出现时刻的模拟对不同模式物理过程的组合方案敏感。陆面过程、辐射传输参数化方案只影响降水强度的模拟,而对降水日变化形式和峰值出现时间模拟的影响较小,降水日变化形式的模拟对积云对流参数化方案敏感且与模拟区域的选择关系密切。Grell方案对青藏高原东部、长江中游地区夏季降水的日变化特征具有较好模拟能力,Kuo和Anthes-Kuo方案较好地模拟出了东北、华南地区夏季降水的日变化特征,BM方案仅能模拟华南地区夏季降水的日变化特征。4种积云对流参数化方案均不能模拟出江淮—华北地区夏季降水日变化的双峰值结构。     

物理过程参数化方案对中国夏季降水日变化模拟的影响

系统地分析了不同陆面过程、辐射传输以及积云对流参数化方案对区域气候模式模拟中国夏季降水日变化能力的影响,发现日内最大标准化降水及其出现时刻的模拟对不同模式物理过程的组合方案敏感。陆面过程、辐射传输参数化方案只影响降水强度的模拟,而对降水日变化形式和峰值出现时间模拟的影响较小, 降水日变化形式的模拟对积云对流参数化方案敏感且与模拟区域的选择关系密切。Grell方案对青藏高原东部、长江中游地区夏季降水的日变化特征具有较好模拟能力,Kuo和Anthes Kuo方案较好地模拟出了东北、华南地区夏季降水的日变化特征,BM方案仅能模拟华南地区夏季降水的日变化特征。4种积云对流参数化方案均不能模拟出江淮—华北地区夏季降水日变化的双峰值结构。     

近50年来中国极端降水趋势与物理成因研究综述

对中国近50年来极端降水事件的研究表明,在全球变暖背景下极端降水事件的频率和强度均有升高的趋势,但存在明显的区域差异。观测分析表明长江中下游,东南地区和西北的部分区域极端降水有增加趋势,而华北、东北和西南的部分地区有减少趋势。现阶段不同模式模拟的结果还存在差异,但总的预测结论表明中国极端降水有极化的趋势。首先从统计学角度通过分析均值和极值的关系,探讨了极端降水事件概念的界定,然后分析了不同区域极端降水的变化趋势。在综述中国极端降水研究的基础上,以极端降水变化趋势较为复杂的长江流域作为典型气候区,从海—气相互作用角度对影响极端降水的物理机制和过程进行了总结。分析表明能够反映极端降水本质特性的定义和影响极端降水的物理过程还需要进一步研究,并且随着研究深入,新的影响极端降水的因子也会被逐渐发现。     

辽西地区降雨径流非线性扰动响应评估研究

根据SLM模型对辽西4个区域的降水径流非线性扰动响应进行模拟分析,结果表明:70年代至今,辽西4个典型干旱半干旱区域降水径流非线性显著,降水变化率在-3.3%~14.2%,径流变化率在-15.1%^-65.8%,径流的非线性变化逐年增强。线性模型下各典型区域NSE和R2的评估值均低于0.6,故采用非线性模型对辽西干旱半干旱区域降水径流进行模拟。     

北疆冬季降水的气候特征分析

基于新疆北部1961-2009年43站逐日降水资料,分析了北疆冬季降水的气候分布及时间变化特征.结果表明:北疆冬季降水存在明显的区域差异,北疆西部是降水量和降水日数最多的区域.相对夏季,冬季降水受地形影响规律不明显,这与两个季节形成降水的云物理微观过程的环境条件差异有关.冬季降水呈明显的增加趋势,其中小雪表现为减少趋势...     

Timing of metamorphism and deformation in the Swat valley,northern Pakistan:Insight into garnet-monazite HREE partitioning

New metamorphic petrology and geochronology from the Loe Sar dome in the Swat region of northern Pakistan place refined constraints on the pressure, temperature and timing of metamorphism and deformation in that part of the Himalayan orogen. Thermodynamic modelling and monazite petrochronology indicate that metamorphism in the area followed a prograde evolution from ～525 ± 25 ℃and 6 士 0.5 kbar to ～610 ± 25 ℃ and 9 士 0.5 kbar, between ca. 39 Ma and 28 Ma. Partitioning of heavy rare earth elements between garnet rims and 30-28 Ma monazite are interpreted to indicate coeval crystallization at peak conditions. Microtextural relationships indicate that garnet rim growth post-dated the development of the main foliation in the area. The regional foliation is folded about large-scale N-S trending fold axes and overprinting E-W trending folds to form km-scale domal culminations. The textural relationships observed indicate that final dome development must be younger than the 30-28 Ma monazite that grew with garnet rims post-regional foliation development, but pre-doming-related deformation. This new timing constraint helps resolve discrepancy between previous interpretations,which have alternately suggested that N-S trending regional folds must be either pre-or post-early Oligocene. Finally, when combined with existing hornblende and white mica cooling ages, these new data indicate that the study area was exhumed rapidly following peak metamorphism.     

中国大陆现今构造运动的GPS速度场与活动地块

GPS观测结果给出了在欧亚参考框架下周边板块的运动状态 ,印度板块的运动方向约NE2 0° ,速度是 40～ 42mm/a ;北美板块的运动方向约NW 2 80°～ 2 90° ,速度是 2 1～ 2 3mm/a ;菲律宾板块的运动方向是NW 2 90°～ 310° ,速度是 37～ 45mm/a ;哈萨克—西伯利亚地盾的运动方向约NE130° ,速度是 3～ 5mm/a。GPS所揭示的中国大陆现今运动场清晰地表现出了以活动地块为单元的分块运动特征。文中给出了各主要活动地块的运动方向和速度。大部分活动地块内部结构完整 ,以整体性的运动为主 ;个别活动地块内部发生构造变形 ,地块的整体性不好。中国大陆以活动地块为单元的现今构造变形可能与大陆岩石圈的结构和性质有关 ,上地壳以脆性变形为主 ,下地壳和上地幔以粘塑性的流变为特征 ,从底部驱动着上覆脆性地块的整体运动。     

近60年淮河流域夏季降水的变化特征

利用淮河流域1961～2017年夏季降水量资料,运用线性回归、滑动平均、Morlet小波、滑动T检验和Lepage检验方法分析了流域夏季降水的周期性特征和年代际变化特征。结果表明:流域夏季降水在大部分时段都具有明显的年际振荡特征,从20世纪90年代开始年代际振荡特征非常突出;流域夏季降水具有2～3a的年际变化周期和18～24a的年代际变化周期,1961～1967年、1997～2006年期间2～3a的短周期振荡非常显著,1990年以后18～24a的周期变得非常明显;在2000年前后,流域33～35°N纬向带状区域发生了显著的年代际突变现象,突变后与之前相比夏季降水增多了40%～60%;在2009年,流域沿淮河一线以北至35°N范围内再次发生显著的年代际突变现象,突变后降水减少了20%以上,此次年代际突变范围更广也更加显著,其物理成因值得进一步研究。     

中国东部中新世山旺古海拔与古气候的定量研究

距今 15 .5～ 17Ma的山旺中新世植物群中有 38科 74属为现存属 ,共存分析研究表明 ,它们的现代分布的共存区间为 2 9～ 32°N ,10 9～ 112°E ,海拔为 80 0～ 15 0 0m。依据共存分布区间的常年气候资料 ,获得山旺古气候参数定量数值 :年均温 7.9～ 15 .3℃ ;年较差 2 1.5～ 2 4 .4℃ ;最冷月均温 - 4 .4～3.9℃ ;最热月均温 2 0 .0～ 2 6 .2℃ ;推测中新世山旺地区为亚热带山地气候 ,山旺古湖的海拔为 80 0～ 15 0 0m     

Regional Significance of Neotectonic Counterclockwise Rotation in Central Turkey

Counterclockwise rotation is a characteristic feature of the results of most paleomagnetic studies of the Pontides and Anatolides of central Turkey, applicable to regions both north and south of the North Anatolian fault zone. In this paper, we report new data from Eocene volcanics and assess existing data from the calc-alkaline volcanic suites of this age. Although there are regional variations, probably resulting from rotations of individual fault blocks, an average counterclockwise rotation of ～33° is identified across a region extending from 34° to 38° E Long. A mean Eocene paleolatitude of 27° N is compatible with ongoing northward movement and residual closure of a few degrees across the Pontide orogen during the latter part of its paleotectonic history. It seems probable that this rotated domain extends as far west as the Aegean graben system of western Turkey and as far south as the Taurides. Paleomagnetic evidence from younger volcanics suggests that the bulk of the rotation occurred during Quaternary time. The counterclockwise rotation of central Turkey is complemented by contemporaneous clockwise rotation of Greece, and the combined differential motion has produced the Aegean Sea in between them.     

祁连山-黑河流域水循环中的大气过程

利用气象台站探空资料、地面观测资料和NCEP/NCAR再分析气候资料,分析了祁连山-黑河流域水循环中的大气过程,结果表明:受西风带波动影响的水汽来源贫乏是此区大气水汽含量少的原因之一;水汽输送通量辐散是此区大气水汽含量少的原因之二;就年平均而言,祁连山-黑河流域大气水汽含量仅为高湿的江南地区的20%,为半干旱区的华北中部的约40%;高海拔的祁连山区因降水效率高,地面蒸发量小,地表水物质易于聚积形成径流;黑河流域因降水效率低,降水量值与地面蒸发量值相当,对地表水的贡献很小。在祁连山黑河流域25°×25°区域上空,大气年输入水量为6678亿m3,输出为6502亿m3,净输入水量为176亿m3;输入水汽呈逐年减少的趋势。20世纪70～80年代有明显的下降,近40年来祁连山黑河流域的气温在升高,大气中的水汽含量在减少,降水量的减少将难以避免。     

祁连山北坡稳定同位素生态水文学研究的初步进展与成果应用

2012年以来祁连山北坡稳定同位素生态水文学研究的初步进展包括：（1）云下蒸发和水汽再循环是降水稳定同位素演化的重要因子;（2）各水体稳定同位素年内变化指示了地表水和地下水的不同转化模态;（3）海拔2 000 m以上山区水汽再循环贡献了约24%的降水;（4）冰雪冻土带贡献了出山径流的80%左右。上述结果为祁连山国家公园范围区划和生态保护提供了科技支撑。     

Tropospheric pyruvate changes in the remote area of northwestern China

Pyruvate is a light carboxylate in the troposphere and can act as potential cloud condensation nuclei. Due to its low concentrations, however, little work has been done on the species in precipitation. Past 43-year record of pyruvate was recovered from an ice core of Glacier 1 at 43°06′N and 86°49′E in the remote East Tianshan, northwestern China. It was revealed that pyruvate varied over a relatively large range with some below the detection limit, while part of it is so high as to be up to 70 ng·g-1. With an average concentration of 4.1 ± 8.1 ng·g-1 (mean ± 1σ, N=543), pyruvate is a minor species in comparison with other carboxylates. It is also low as compared with its precipitation in other parts of the world, suggesting a difference in its major source flux. The record revealed high pyruvate concentrations in the late halves of the 1950s and 1980s, but low in the late 1950s, late 1970s, and middle 1990s. The variation trend in the past 43 years is closely correlated with that of acetate, a major carboxylate from anthropogenic pollution to the atmosphere, indicating that tropospheric pyruvate in the remote area of northwestern China is probably a by-product in acetate formation.     

中国降水演变趋势诊断及其新事实

利用动态泰森多边形模型,计算评价了中国1951-2006年全国尺度及各区域尺度的月、季、汛期、年等时段的降水量,并分析了年、季、汛期等降水量的时空分布、区域特征及其年际年内(月、季)变化等基本规律;分析诊断了年、季、汛期降水量的演变趋势、突变趋势、震荡周期等特性;对比分析了长期(1961-2006年)、近期(1980-2006年)以及近期与前期(1961-1979年)降水量的变化特征及其空间变化分布。结果表明,中国近期年降水量在环渤海湾600 mm等值线有所南移,100°E以西地区年降水量普遍增多;内蒙古中西部、海河沿海、黄河中部、淮河北部近期降水量比前期偏少10%以上,嫩江中部、长江下游、闽南沿海、西藏中北部、新疆中西部则偏多10%以上,而塔里木河、伊犁河上游偏多达30%以上。     

Pollen and radiolarian records from deep-sea core RC14-103: Climatic reconstructions of northeast Japan and Northwest Pacific for the last 90,000 years

Using modern pollen and radiolarian distributions in sediments from the northwest Pacific and seas adjacent to Japan to interpret floral and faunal changes in core RC14-103 (44°02′N, 152°56′E), we recognize two major responses of the biota of eastern Hokkaido and the northwest Pacific to climatic changes since the last interglaciation. Relatively stable glacial environments (～80,000–20,000 yr B.P.) were basically cold and wet (<4°C and ～1000 mm mean annual temperature and precipitation, respectively) with boreal conijers and tundra/park-tundra on Hokkaido, and cool (<16°C) summer and cold (<1.0°C) winter surface temperatures offshore. Contrasting nonglacial environments (～10,000–4000 yr B.P.) were warm and humid (>8°C and >1200 mm mean annual temperature and precipitation, respectively), supporting climax broadleaf deciduous forest with Quercus and Ulmus/Zelkova, with surface waters in the northwest Pacific characterized by warm (>1.5°C) winter and cold (10.4°–14.3°C) summer temperatures. Climatic evidence from RC14-103 shows a high degree of local and regional variation within the context of global climatic change. Correlative ocean and land records provide the detailed input necessary to assess local/regional responses to variations in other key elements (i.e., solar radiation, monsoonal variations) of the northeast Asian climate system.