过去2000年东亚夏季风降水百年际变化特征及成因的模拟研究

利用地球系统模式CESM过去2 000年气候模拟试验结果,探讨了在百年尺度上东亚夏季风降水的时空变化特征及其成因,对于认识百年尺度气候变化规律、区分外强迫因子对东亚季风的影响有着重要的科学意义。研究表明:1东亚夏季风降水与温度基本同相变化,降水存在准100年、准150年和准200年周期。2降水标准化EOF第一模态为由北向南"负—正—负—正"的条带状空间分布,而EOF第二模态基本为全区一致的分布型态。3东亚夏季风降水准100年周期主要受太阳辐射、火山活动和气候系统内部变率的共同影响;准150年周期主要受太阳辐射的影响;准200年周期主要受太阳辐射和火山活动的影响。东亚夏季风降水在温带地区主要受温室气体和土地利用/覆盖的影响;在副热带地区主要受太阳辐射和火山活动的影响;在热带地区主要受太阳辐射、火山活动和气候系统内部变率的影响。     

近千年东亚夏季风演变*

在分析东亚地区夏季海平面气压场与中国东部6区域干湿指数关系的基础上,重建了公元960—2000年近千年东亚地区夏季海平面气压场的格点资料,并对重建效果进行了检验。同时,依据重建的海平面气压场资料定义了近千年东亚夏季风强度指数,探讨了近千年东亚夏季风的变化特征。结果表明：（1）重建的近千年东亚地区的海平面气压场具有一定的可信度,它为研究更长时间尺度的东亚夏季风变化特征提供了基础;（2）东亚夏季风指数存在60～70 a、30～40 a、10～20 a的显著周期变化;（3）近千年东亚夏季风的强度指数主要经历过9次明显的趋势突变。其中,13世纪30年代东亚夏季风的强度指数经历了最显著的振动。     

弱的早更新世间冰期东亚夏季风——来自黄土高原古土壤层中酸溶相元素的证据

在过去的暖期,东亚夏季风的强弱变化受到广泛关注,例如暖的早更新世间冰期时期(1. 6~2. 6 Ma).本文利用黄土高原洛川和赵家川剖面古土壤层中酸溶相元素的分布及其比值去重建早更新世间冰期时期东亚夏季风强度变化.结果显示酸溶相中以Ca元素(平均2. 6%)为主, Mg元素(平均1116. 5 mg/kg)次之, Sr元素(平均49. 5 mg/kg)和Mn元素(平均47. 6 mg/kg)最低.它们的含量在早更新世较高,中晚更新世时期较低,而Mg/Ca、Sr/Ca和Mn/Ca摩尔比值则呈现相反的变化.这些元素的分布及相应比值的变化受东亚夏季风控制,主要反应季风降水的变化.两个剖面古土壤层中元素及其比值均指示暖的早更新世间冰期时期黄土高原地区东亚夏季风较弱,中晚更新世间冰期时期夏季风较强,该结果与过去许多东亚夏季风重建记录接近.我们的研究结果也支持早更新世弱的赤道太平洋沃克环流导致弱的东亚夏季风这一假说.     

驻马店市1958～2011年降水序列变化特征分析

掌握区域降水序列变化特征,对落实水资源管理工作、保障工农业生产具有重要意义。基于驻马店市1958～2011年逐月降水资料,借助线性回归方程法、距平分析法、Mann-Kendall趋势检验法、5年滑动均值法、Morlet小波分析法研究了驻马店市年、季节降水变化趋势、丰枯性及周期特征。结果表明:驻马店市年、春、夏、秋、冬季降水依次以-1.8mm/10a、-6.6mm/10a、13.1mm/10a、-10.8mm/10a、1.6mm/10a的倾向率呈不显著的线性变化;年、各季降水依次处于偏枯、偏丰、偏枯、偏枯和偏枯期;年降水主周期为22a,次周期为2a、4a和8a,春季降水主周期为9a,次周期为5a和18a,夏季降水主周期为23a,次周期为2a和7a,秋季降水主周期为17a,次周期为5a,冬季降水主周期为13a,次周期为2a和5a。总体上,驻马店市年、各季节降水有着明显趋势特征、丰枯性和周期特征,研究结果可为指导区域内水资源规划与管理工作提供一定的参考。     

近千年东亚夏季风演变历史重建及与区域温湿变化关系的讨论

集成中国季风区石笋氧同位素记录的共同变化特征,初步建立了近千年10年平均的东亚夏季风演变序列。在10年尺度以上分析了东亚夏季风演变与其他气候要素变化之间的关系。主要结论有： 1)近千年来东亚夏季风演变可划分为中世纪时期(11～13世纪初期)的季风稍弱阶段,13世纪中后期至14世纪前半叶的季风较强时期,14世纪后半叶至17世纪的季风较弱阶段,自18世纪开始持续约200年的季风再次增强时期,以及20世纪初开始的季风逐渐减弱阶段。2)近千年来东亚大陆或北半球温度的变化虽然对东亚夏季风变化具有一定的影响,但东亚夏季风强度的变化并不总是取决于陆地温度的变化。3)近千年来东亚夏季风的强弱变化与降水变化在低频趋势上有良好的对应关系,在东亚夏季风增强的时期,中国东部降水较多,而在夏季风减弱时,中国东部降水趋于偏少。     

1671—2006年伊犁尼勒克地区7—8月降水序列的重建与分析

通过对新疆伊犁尼勒克地区3个采点的雪岭云杉树轮宽度标准化年表与尼勒克气象站月降水的单相关普查发现,树轮宽度标准化年表与上年7—8月降水呈显著正相关,且具有明确的树木生理学意义.将树轮宽度标准化年表进行平均得到区域树轮宽度年表,再考虑到上年7—8降水对当年、次年及再次年树木年轮生长的影响,建立区域年表对上年7—8降水的重建方程,重建了1671—2006年336a来的7—8月降水序列,经多方面验证,重建结果是可信的.336a来,尼勒克地区7—8月降水经历了6个偏干阶段和7个偏湿阶段,其中偏湿年数多于偏干年数;最干旱年份为1713年,7—8月降水比多年均值偏少69.4%;最湿润年份为1783年,7—8月降水比多年均值偏多63.5%;7—8月降水长序列变化存在2.0a、2.2a、3.8a、4.9a、9.7a的显著准周期,且在1757年、1852年、1899年前后降水由多向少发生突变,1718年、1778年、1873年前后降水由少向多发生突变,1757年、1778年前后的突变与前人的研究结果相一致.     

贵州荔波1.5万年以来石笋高分辨率古气候环境记录

通过对董哥洞石笋进行高精度的 TIMS- U系测年和 C、O同位素分析,建立了贵州省荔波地区 15 470 a以来高分辨率的古气候变化时间序列.研究结果表明,荔波地区 15 470 a以来石笋记录的冷暖事件所反映出的古季风变化,大致可分为 4个气候变化阶段 : (1) 15 470～ 11 350 a期间的晚更新世晚期-- Heinrich (H1)事件和新仙女木 (YD)事件期间,反映本阶段东亚冬季风强盛, 气温降低, 有效大气降水相对减少, 表现为干旱寒冷的气候环境; (2) 11 350～ 9 190 a期间的早全新世--干热期,反映东亚夏季风相对增强,气温升高,有效降水相对较少,表现为干热的气候环境; (3) 9 190～ 3 320 a期间的中全新世--稳定的气候适宜期,反映东亚夏季风相对强盛,气温升高,有效降水相对较大,表现为温暖湿润的气候环境; (4) 3 320～ 130 a期间的晚全新世降温期,反映本阶段东亚夏季风明显减弱,东亚冬季风相对增强,有效降水相对增大,而气候变化的波动频率却在增加 ,越至现代冷温变化时间渐趋缩短.石笋的 C、O同位素记录所揭示的末次冰期最后的 2次冷事件,其冷谷年龄分别为: (15 440± 130) a(H1事件 )和 (11 910± 70) a(YD事件),同时,还确定了终止点Ⅰ的界线年龄为 (11 350± 70) a,并证实了末次冰期在中国南方东亚季风气候区也存在有与北大西洋 H1事件和 YD事件相对应的冷事件.荔波地区的古季风环流变化,反映了东亚夏季风由弱-变强-再逐渐变弱的趋势,有效大气降水由少-增多-变少-再增多,气温由低-变高-再次变低的变化趋势,显示了与北极地区存在着古气候的遥相关关系.     

黔南七星洞石笋古气候变化记录及末次间冰期终止点的确定

当前在全球气候变化预测研究中,洞穴石笋的高分辨定年和碳、氧同位素组成的变化规律研究,为这个领域的突破和填补空白做出了巨大贡献。通过对贵州都匀七星洞 1号石笋进行 11件TIMS U系测年和 79件碳、氧同位素分析,获得了距今 10 9.0 0kaB.P.至 6 5.90kaB.P.的高分辨率古气候记录。石笋在大于 10 9.0 0kaB.P.前开始生长,于 6 5.90kaB.P.后停止生长,平均沉积速率为 4.5 8mm/ 10 0a,属晚更新世的沉积产物。七星洞 1号石笋剖面的研究揭示,其年龄和δ18O同位素的变化,可以与深海岩芯氧同位素记录所揭示的第五阶段中的 5a、5b、5c和第四阶段的早期进行对比。它的碳、氧同位素记录揭示,在 10 9.0～ 10 2.5kaB.P.和 86.6～ 78.92kaB.P.时段,显示受东亚夏季风影响较强,气温升高,降水增多,δ18O偏负,表现为温暖湿润的气候环境。在 10 2.5～ 86.6kaB.P.时段,显示受东亚夏季风影响强度减弱,受东亚冬季风影响强度增加,气温降低,大气降水减少,δ18O稍趋向偏正,表现为冷凉半湿润-温凉湿润的气候环境;而在 78.92～ 6 5.6kaB.P.时段,显示东亚冬季风强盛和受西北风影响较强,海表温度下降,大气温度降低,降水量较少,δ13O偏重,δ13 C偏正 (C4植物占 95 % ),表现为严寒     

南海北部5万年来的表层海水盐度及东亚季风降水

为了探讨末次冰期以来南海北部区域降水变化对东亚夏季风强度变化的响应,利用南海北部191PC柱状样有孔虫壳体氧同位素和镁钙比值.重建了过去5万以来的表层海水温度和海水氧同位素变化.通过分析南海北部淡水收支的主要影响因素,认为夏季风降水是本研究站位海水盐度的主要影响因素,而海平面变化导致的冲淡效应变化并非主导因素.基于此前...     

中全新世河南南阳石笋记录的百年季风干旱事件

基于河南南阳洞1支石笋的5个230 Th 年龄和186个氧碳同位素数据,建立了中全新世持续1 570a( 6 115～ 4 544a B. P. )较高分辨率东亚季风降水序列。在整个研究时段,石笋氧碳同位素曲线记录了3次弱季风事件,分别发生在5 830～5 720a B. P. 、5 350～ 5 080a B. P.、4 770～ 4 640a B. P. ,其中5 350～ 5 080a B. P.时段持续干旱,历时270a。在测年误差范围内,平均分辨率达4～ 5 a 的氧同位素曲线与相应时段树轮14 C残差曲线基本对应。功率谱分析表明: 南阳洞石笋具有显著的130a 周期旋回,与树轮Δ14 C( 132a )以及低纬地区其它石笋记录的周期变化基本一致,说明中全新世东亚季风降水在百年尺度上可能主要受太阳辐射驱动。      

云南阳宗海流域过去13000年植被演替与森林火灾

以云南阳宗海1020 cm长的湖泊沉积物岩芯为研究对象,由7个木屑和树叶残体样的AMS14C测年建立岩芯年代框架,以18~19 cm间隔获取52个样品作花粉/炭屑分析,重建了阳宗海流域过去13000年的植被、气候以及森林火灾历史。研究结果表明,过去13000年植被演替、气候变化和森林火灾可分为5个阶段:1)13200~11000 cal.a B.P.,植被以常绿、落叶阔叶混交林为主,气候温凉湿润,森林火灾多发,后期(12300~11000 cal.a B.P.)随着温度和湿度的降低,森林火灾发生愈加频繁;2)11000~8000 cal.a B.P.,松林扩张,阔叶林缩小,气候较上阶段温暖偏干,森林火灾发生次数明显降低;3)8000~5000 cal.a B.P.,松林和常绿阔叶林占优势,且出现暖热性的枫香林,流域内气温升至13000 cal.a B.P.以来的最高值,湿度进一步降低,但森林火灾发生频率低;4)5000~800 cal.a B.P.,松林扩张至最盛,常绿阔叶林收缩,落叶阔叶林成分增加,气温和湿度均明显下降,森林火灾发生频率有所增加;5)800 cal.a B.P.至今,松林和常绿阔叶林收缩,落叶阔叶成分增加,草本植物中禾本科迅速上升,可能与人类活动有关,森林火灾发生频率低。阳宗海花粉/炭屑记录重建的植被、气候和森林火灾史表明,在滇中地区,落叶阔叶成分易引起森林火灾,冷气候导致多发的森林火灾,冷干气候是宜森林火灾发生的气候条件。     

中国东部6区域近1000年干湿序列的重建和气候跃变分析

本文利用我国的历史气候记载，为东部6区域重建了最近1033年的时间分辨率为1年的区域于湿气候序列，讨论其可靠性，并分析其变化的准周期性和跃变特征。跃变分析采用移动t检验方法，分析各区域干湿气候的世纪尺度和10～20年尺度的跃变现象，辨识跃变信号的参考年代，指出北方各区域的跃变趋势相同，但有时与长江下游地区相反，以及跃变信号在寒冷气候背景下较多出现等特点。     

利用贺兰山北部树轮资料重建过去270年以来6～8月平均干燥指数

采用油松树轮晚材宽度,重建了贺兰山北部地区过去270年以来夏季(6～8月)干燥指数,重建序列的方差解释量(R2)为52%。并发现干燥指数大于均值的年份有1745～1756年、1847～1864年、1925～1933年,小于均值的年份有1731～1744年、1775～1788年、1798～1808年、1865～1877年、1973～1992年;11年滑动平均后发现18世纪50年代前后、19世纪50～60年代、20世纪20年代后期以及30年代初为较干旱时期,干旱时期干燥度变率较小,而湿润时段干燥度变率较大,反映了贺兰山地区气候变化的一个特点,即干旱年会连续出现;周期分析表明,干燥度指数存在22年的准周期。     

山西宁武地区1686年以来年降水重建*

根据山西北部宁武地区的树轮宽度指标,建立了该地区过去318年的树轮STD,RES和ARS年表,发现上年8月至当年7月 (全年)的降水与差值年表(RES)显著相关 (r=0.71, n=50),在此基础上设计了转换方程,重建了宁武地区1686年以来的全年降水,方差解释量达到 48.6％(调整自由度后为46.8％, r=0.697,F=26.471, p<0.0001)。降水量较少的时段为1693~1710年,1720~1764年,1825~1841年,1873~1882年,1901~1930年,1966~1972年和1988~2003年,降水量较多的时段为1711~1720年, 1765~1824年,1842~1872年,1883~1886年和1931~1987年。 历史文献记录的干旱年份在重建序列上均有所反映。重建序列与贺兰山1~7月降水显著相关 (99％置信度下, r=0.312)。功率谱分析表明山西宁武上年8月至当年7月降水含有2.34~2.68年,4.92年,5.26年的显著周期,可能与ENSO活动有关。     

扫描式t检验的新应用:对美国西部近8000年干湿期的划分*

①中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京 100081;②中国气象局培训中心,北京 100081; ③Joint Institute of Marine and Atmospheric Research, University of Hawaii, Honolulu, HI 96822 USA;④Pacific Fisheries Environmental Laboratory, NOAA/NMFS, Pacific Grove, CA 93950 USA)     

Tree-ring reconstructions of May–June precipitation for western Anatolia

In this study, we aim to examine past dry and wet events for the western Anatolia, performing local and spatial reconstructions. 17 new black pine site chronologies were developed, May–June precipitation time series were reconstructed for four localities, and the first spatial May–June precipitation reconstruction was achieved for western Anatolia. The long-term local May–June precipitation reconstructions contain mostly one-year and, less commonly, two-year drought events. The longest consecutive dry period (AD 1925–1928) in the reconstructed time series for Kütahya lasted four years. Spatial reconstructions revealed that between AD 1786 and 1930 the extreme dry years for all of western Anatolia were AD 1887, 1893, 1794 and 1740. The driest year during the 215-year-long period under consideration was 1887. The wettest years for the entire western Anatolia were determined to be AD 1835, 1876, 1881 and 1901. There is a big overlap between agricultural famine years and dry years as determined from reconstructions. In this context, our study provides a basis for understanding agricultural drought and better management of regional water resources.     

树木年轮记录的祁连山东段公元1895年来的气温变化

利用祁连山东段吐鲁沟的油松树轮宽度序列,与气象要素进行了相关分析,并重建了公元1895年来 1～8月平均气温,转换方程方差解释量52.6%(R2adj＝48.7%,F＝13.589, p<0.001)。重建结果表明研究区近120年来经历了19世纪末到20世纪20年代、20世纪20年代到40年代末、20世纪 40～70年代3个明显的升降温过程和20世纪70年代以来的升温过程。重建序列与研究区以西的祁连山中段、天山西段、阿尔泰山中段温度的变化基本一致; 重建序列显示的 1923～1929年的高温时段与中国20世纪20年代大范围的干旱事件一致,而且与北大西洋涛动、北极涛动的变化遥相呼应,说明祁连山东段的树轮资料不仅记录了区域气候变化信号,而且对于全球变化响应敏感。     

福建沙县马尾松树轮宽度与夏季亚洲-太平洋涛动指数的关系

根据采自福建沙县萝卜岩保护区的树轮样本,建立了一个长度为207年的树轮宽度标准化年表.通过相关分析发现,树轮宽度标准化年表序列与夏秋干旱季节温度存在显著的负相关.同时,还发现树轮宽度标准化年表序列与夏季亚洲-太平洋涛动指数(IAPO)具有良好的相关性,相关系数为0.60(p＜0.01),这种关系实质上指示了夏秋干旱季节...     

Variations in the sequences of daily rainfall across Nigeria

The study compared the sequences of daily rainfall over coastal southern and semi-arid northern Nigeria. Daily rainfall occurrences for 41 years (1971–2011) over four meteorological stations in Lagos, Rivers, Borno, and Katsina were analyzed using frequency analysis and Markov chain model. Findings indicate that the coastal area had a predominance of 2–4-day wet spells while the semi-arid area showed a wet spell distribution that is geometric in nature with 1-day spell predominance. The dry spell behavior was nearly the opposite of the wet spell occurrence. The coastal region showed a dry spell of 1–4-day spell predominance while the semi-arid region showed a predominance of higher dry spells of 2–6 days. Accumulation of the amount of rainfall in each spell also showed that much rainfall from the coastal area was obtained from rains of spells of 3 days and above while the semi-arid had more of its rain from spells of 1–3 days. The mean annual rainfall was 1423.75 mm (Lagos), 2173.56 mm (Rivers), 517.50 mm (Katsina), and 578.34 mm (Borno). The wettest month was June (274.08 mm) in Lagos, September (378.18 mm) in Rivers, and August in Katsina and Borno (172.98 and 184.81 mm, respectively). The driest months were January for Lagos and Rivers (15.77 and 18.96 mm, respectively) and November–February for Katsina and Borno (0–0.06 mm). This showed that the coastal areas had nearly three times the volume of rain in the semi-arid area. The study further showed that onset of rain for the coastal area was March/April while the cessation of rainy season was October/November. On the other hand, the onset of rainy season in the semi-arid area was May/June and cessation of rainy season was September. Findings portend drier days for the semi-arid area due to dry spell persistence and hence, the consequent challenges of providing artificial water supply for agriculture and other purposes especially from October to May.     

西昌大箐梁子组形成时代及沉积环境*

对大箐梁子剖面进行了系统的磁性地层学研究和孢粉分析。磁性地层结果显示,剖面中B/M界线出现于32.6m处,剖面下部出现了C1r.2r-1n极性事件; 本次测试结合已有研究成果表明,大箐梁子组形成于1.256~0.195MaB.P.。孢粉记录反映在此期间该区经历了凉湿(1.256~1.180MaB.P.)—暖干,后期偏潮湿(1.18~0.94MaB.P.)—暖湿(0.94~0.66MaB.P.)—温湿(0.66~0.59MaB.P.)—凉干(0.59~0.40MaB.P.)—干旱(0.400~0.195MaB.P.)的6个气候演变阶段,揭示出5次明显气候转型事件。通过与青藏高原和黄土高原地区不同或相同季风环流系统中其他剖面气候特征的比较,探讨了气候转型的控制因素。分析结果表明大箐梁子剖面环境演变过程主要受青藏高原"昆黄运动"阶段性隆升与全球气候变化控制,同时也受该区季风环流的复杂性、特殊的地貌部位等区域环境的影响。