天山乌鲁木齐河源1号冰川冰芯记录形成过程及年代划分

冰川冰芯记录了历史时期的气候环境信息.天山乌鲁木齐河源1号冰川位于亚洲大陆干旱半干旱地区的腹地,1991 -1998年在1号冰川钻取的4根深冰芯(To ～T3),用于探究该地区历史时期各项气候环境信息记录.通过化学离子季节变化特征以及δ18O和Mg2+的剖面与树轮重建的温度记录对比,分别对冰芯T2(80.1 m)的32...     

极地冰芯中记录的火山作用及其对气候的影响

大多数火山喷发以强酸 (主要是硫酸 )的形式在极地冰芯中留下痕迹 ,通过冰芯连续电导率 (ECM)或各个雪冰样品SO42 - 浓度测定能够恢复历史上的火山作用。极地冰芯中已知年代的火山喷发还可用于冰芯定年。极地冰芯记录的火山信号大小依赖于火山喷发的规模和类型 ,火山喷发的地理位置和酸性气体组成 ,大气气溶胶传输 ,以及沉降地点的年积累率和沉积后生过程等。单个火山喷发通常会导致数月至数年的半球乃至全球范围的气候相对变冷 (这种现象在极区变得更明显 ) ,但过去大规模的爆炸性火山喷发对气候的影响及其与气候变化之间的联系仍有待于进一步研究     

基于极地冰芯的历史火山活动序列重建研究进展

火山气溶胶通过反射太阳辐射导致地表降温。重建历史火山活动序列,是评估其气候效应,从而区分人为和自然因子的相对贡献、预测温室气体对全球气候影响的基础之一。此综述简要介绍了火山活动影响气候的作用机理。通过对冰芯研究历史及利用两极冰芯记录重建火山活动序列的研究进展的回顾,阐述了极地冰芯在火山活动序列重建中的作用与优势,以及近期研究在冰芯钻取和数据分析手段、极地火山信号向大气辐射强迫转化方法等方面所取得的成果;同时指出在火山沉积物的空间分布、冰芯定年及高低纬度火山喷发源的确定方面仍存在较大不确定性。因此应结合火山碎屑研究及非质量同位素分馏分析等方法,并钻取更多时间尺度更长且现有冰芯钻取较少的地区的深冰芯,以更精确地重建火山活动序列,从而提高对历史火山活动及其对气候影响的认识。     

青藏高原各拉丹冬冰芯记录的季节气温变化

2005 年10-11 月中美联合考察队在各拉丹冬峰北部果曲冰川平坦的粒雪盆 (33^o34'37.8"N, 91^o10'35.3"E, 5720 m a.s.l.) 钻取了一支冰芯, 通过对该冰芯进行多参数定年, 恢复了青藏高原中部各拉丹冬地区近70 年来降水中δ¹⁸O 的变化历史。根据冰芯中季风期和非季风期δ¹⁸O 值与临近气象台站气温的正相关性, 重建了该地区70 年来的春季和夏季的气温变化。结果表明, 各拉丹冬冰芯中δ¹⁸O 记录的春季和夏季升温趋势非常明显; 根据回归分析, 冰芯中非季风期的δ¹⁸O 每增大(或减小) 1‰相当于春季气温升高(或降低) 1.3 ^oC; 季风 期的δ¹⁸O 每增大(或减小) 1‰相当于夏季气温升高(或降低) 0.4 ^oC; 各拉丹冬冰芯中δ¹⁸O 记录恢复的春季和夏季气温与北半球春季和夏季的气温变化具有一致的趋势, 但各拉丹冬地区的增温幅度比北半球要大, 同时春季的增温幅度也高于夏季。     

塔里木盆地南缘沉积物磁化率、δ13C与粒度及其气候环境意义

本文研究表明,塔里木盆地南缘湖沼相沉积物质量磁化率与碳酸盐δ¹³C呈正相关关系,与粒度参数中056～3557μm各组分呈显著负相关,其中同1783～3170μm部分负相关性最为显著;与5637～2244μm之间各组分显著正相关,其中与7096～200μm各组分正相关性最为显著。其气候环境背景与意义表现为:在寒冷期中,δ¹³C偏轻,相对湿度和植被盖度增加,地表侵蚀减弱,只有较细物质才能向湖泊沼泽搬运加积,地表氧化环境减弱,磁化率减小;而在温暖期中,则相反。在区域对比基础上,根据上述指标将近40ka以来此地区气候环境变化划分了8个阶段。本文的各种指标（特别是粒度指标）与GreenlandGISP2冰芯δ¹⁸O记录之间有很好的吻合,表明研究区近40ka以来的气候与环境变化可能具有全球背景。     

南极雪冰中硝酸根稳定同位素研究进展

硝酸根(NO_3~–)是南极雪冰中主要的化学离子之一,过去对雪冰NO_3~–记录与气候环境信息的关联开展了广泛研究。然而,不同于雪冰中其他化学离子,NO_3~–沉积进入雪层中会发生一系列复杂的沉积后过程,给定量解读雪冰NO_3~–的气候环境信息带来了严峻挑战。NO_3~–的稳定同位素构成则为定量解译大气氮的来源、氧化剂的相对丰度等提供了有力工具,受样品量(尤其是冰芯)和含量所限,目前对南极雪冰中NO_3~–稳定同位素研究仍非常薄弱。本文综述了目前南极雪冰中NO_3~–稳定同位素的空间分布特征和主要影响因素、NO_3~–的沉积后过程和相关机制及南极雪冰中NO_3~–稳定同位素记录,并指出了目前研究存在的主要问题,探讨了未来南极雪冰中NO_3~–稳定同位素可能的研究重点和方向。     

青藏高原冰芯重建古气候研究进展分析

冰芯是重建古气候重要的信息载体,因具有分辨率高、保真性强、信息量大、时间尺度长等优点而成为研究热点。中国自1986 年在祁连山敦德获取第一支冰芯起,相继在青藏高原地区钻取了古里雅、马兰、达索普、普若岗日、东绒布等冰芯。本文重点回顾和总结了利用上述冰芯重建古气候的研究成果,分别论述了冰芯作为信息载体反映古气候的主要指标,包括氧同位素与温度、冰芯积累量与降水、大气气溶胶与古环境、微量元素与古环境、冰芯包裹体与古环境,以及冰芯内微生物与古环境的关系等。青藏高原地区冰芯对过去一些极端气候事件、中世纪暖期、小冰期、冰期—间冰期旋回、厄尔尼诺事件、太阳活动规律,以及工业革命以来的全球气候变暖均有不同程度的响应,但纬度差异导致青藏高原地区的响应机制有别于南北极地区;并进一步对比说明了受不同季风系统影响的冰芯在重建古气候上的异同。最后,基于当前研究状况,就加强多学科交叉与创新、新技术应用与代用指标开发、冰芯记录影响因素评估及量化模型构建等未来需要深入的研究方向进行了展望。     

塔克拉玛干沙漠周边地区20世纪前半叶夏季气温趋势变化

气象和地形条件的复杂使利用山地冰川重建既往气候变化的努力变得困难。通过对西昆仑山崇测冰芯记录中近百年稳定氧同位素(δ~(18)O)资料分析研究,发现在冰芯资料与塔克拉玛干周围气象台站夏季气温记录在可比的30～40年间存在着显著的正相关关系。据此重建了塔克拉玛干周边地区上世纪前半叶夏季气温变化趋势。在世纪尺度上该区气温呈波动上升趋势,沙漠90余年中夏季气温上升幅度约为1．2℃。     

青藏高原不同时段气候变化的研究综述

综述了近年来通过冰芯、树轮、湖泊沉积等记录对青藏高原不同时段气候变化研究取得的成果．并特别着重于末次间冰期以来青藏高原的气候变化特征。在末次间冰期．青藏高原气候变化剧烈,降温迅速升温缓慢;末次冰期温度变化与格陵兰冰芯记录具有较好一致性,同时也具有高原的独特性;新仙女木事件发生时间与欧洲和格陵兰冰芯的记录基本一致;全新世总体比较温暖;近2000年来温度变化在波动中逐渐上升;近代温度有加速升高的趋势。总体上青藏高原各种尺度上的气候变化要早于我国其它地区．变化的幅度也较大。     

极地冰芯中火山记录的研究进展

火山活动产生的硫酸气溶胶是影响气候变化的重要因素,这些气溶胶经大气环流被传输至极区,最后沉降和保存在极地冰盖上.根据火山气溶胶的性质,研究者们提出了冰芯中火山信号的识别方法,并据此重建了不同历史时期保存在极地冰盖不同地点的火山活动记录.这些记录在判别具有全球气候效应的火山事件、冰芯定年以及研究近1000年来火山活动对气...     

南北极海冰变化及其影响因素的对比分析

海冰是海洋-大气交互系统的重要组成部分,与全球气候系统间存在灵敏的响应和反馈机制。本文选用欧洲空间局发布的1992—2008年海冰密集度数据分析了南北极海冰在时间和空间上的变化规律与趋势,并结合由美国环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和美国大气研究中心(National Center for Atmospheric Research, NCAR)联合制作的NCEP/NCAR气温数据和ENSO指数探讨了南北极海冰变化的影响因素。结果表明,北极海冰面积呈明显的减少趋势,其中夏季海冰最小月的减少更快。北冰洋中央海盆区、巴伦支海、喀拉海、巴芬湾和拉布拉多海的减少最明显。南极海冰面积呈微弱增加趋势,罗斯海、太平洋扇区和大西洋扇区的海冰增加。北极海冰面积与气温有显著的滞后1个月的负相关关系(P0.01)。北极升温显著,北冰洋中央海盆区、喀拉海、巴伦支海、巴芬湾和楚科奇海升温趋势最大,海冰减少很明显。南极在南大西洋、南太平洋呈降温趋势,海冰增加。北极海冰减少与39个月之后ONI的下降、40个月之后SOI的上升密切相关;南极海冰增加与7个月之后ONI的下降、6个月之后SOI的上升存在很好的响应关系。南北极海冰变化与三次ENSO的强暖与强冷事件有很好的对应关系。     

利用高支链类异戊二烯(HBIs)重建极地海冰的研究进展

海冰的准确重建对反演气候和环境变化具有重要意义。近期研究表明,有机指标高支链类异戊二烯(HBIs)具有重建极地海冰状况的潜质,海洋沉积物中具有海冰特异性的单烯HBI(IP_(25))和双烯HBI(IPSO_(25))指标已分别成为研究北极和南极海冰变化的有力工具。本文综述了IP_(25)、IPSO_(25)的提出和验证,分析了影响HBIs生成、迁移和埋藏的诸多因素,总结了为实现精细化区分海冰状况和定量化重建海冰密集度而提出的新指标的发展及应用,并就目前存在的问题和未来研究方向进行了探讨和展望。     

2002—2011年南极海冰变化的遥感分析

基于2002—2011年南极地区AMSR-E逐日海冰密集度数据, 计算相应时间段内的海冰外缘线和海冰面积, 分析了南极地区这10年来各时间尺度上的海冰变化, 揭示了海冰变化的时空特征。结果表明: 2002— 2011年南极海冰外缘线、海冰面积分别增加了3.64%、3.8%, 总体上呈现增加的趋势, 其中2008年海冰面积最大。罗斯海、西太平洋和威德尔海的海冰面积呈现增加趋势, 而印度洋和别林斯高晋海/阿蒙森海的海冰面积则趋于减小。南极海冰面积一般夏季最小、冬季最大, 相同季节海冰面积变化波动较小, 不同海区只是变化范围不同。南极一年冰增长速度较低, 平均每年增加约0.1×106 km2, 且大范围地分布在南极大陆(除威德尔海外)周围。多年冰平均每年减少0.05×106 km2, 且多处于威德尔海。海冰面积变化与气温有负相关关系。     

Glacial history of the Antarctic Peninsula since the Last Glacial Maximum–a synthesis

The extent of ice, thickness and dynamics of the Last Glacial Maximum (LGM) ice sheets in the Antarctic Peninsula region, as well as the pattern of subsequent deglaciation and climate development, are not well constrained in time and space. During the LGM, ice thickened considerably and expanded towards the middle–outer submarine shelves around the Antarctic Peninsula. Deglaciation was slow, occurring mainly between >14 Ky BP (¹⁴C kilo years before present) and ca. 6 Ky BP, when interglacial climate was established in the region. After a climate optimum, peaking ca. 4 - 3 Ky BP, a cooling trend started, with expanding glaciers and ice shelves. Rapid warming during the past 50 years may be causing instability to some Antarctic Peninsula ice shelves.     

夏季南极固定冰单轴压缩强度及试样破碎规律研究

2012年11月—2013年4月中国第29次南极科学考察期间,针对南极夏季固定冰单轴压缩性质开展了研究。使用冰芯钻直接在平整冰层钻取力学试样,取样冰厚为149 cm,其中颗粒冰、柱状冰和片状冰分别占采样冰芯总长度的15.4%、72.5%和12.1%;单轴压缩试样只采用柱状冰部分,加工好的力学冰样尺寸为直径9 cm,长度为18 cm;共设置5个试验温度(-2、-4、-6、-8和-10℃),加载应变速率在10-6—10-2s-1。利用统计方法分析试验结果,建立了南极夏季海冰单轴压缩强度与孔隙率和应变速率的关系式,以及综合考虑应变速率和温度影响下的单轴压缩强度定量表达式;同时,基于分形理论对单轴压缩试样破碎块分布规律进行了分析,结果显示碎块长度分形维数随着温度和应变速率的降低有增大趋势。在特别低应变速率下海冰试样整体发生蠕变时,无法采用分形方法讨论海冰内部破碎程度。     

罗斯海和普里兹湾海域海冰范围变化对比分析

海冰范围的变化对气候变化、生态系统以及人类活动都会产生重大的影响,近年来极地海冰范围的变化受到广泛关注。对南极罗斯海与普里兹湾海域海冰范围进行时间序列分析,研究发现海冰范围季节性变化在罗斯海与普里兹湾海域差异较大,罗斯海地区表现出"快速缩小、迅速扩大"的特性,普里兹湾海域表现出"快速缩小、缓慢扩大"的特性。两地区的海冰范围在年际变化上都表现出扩大的趋势,2003—2014年罗斯海地区海冰变化趋势为(1.39±1.12)×104km2·a~(-1),普里兹湾海域海冰变化趋势为(0.61±0.26)×104km2·a~(-1)。罗斯海地区夏季的年际变化为减少趋势。     

Distribution of Chemical Constituents in Superimposed Ice from Austre Brøggerbreen, Spitsbergen

10 m and 2.3 m ice cores were obtained on Austre Brøggerbreen, Spitsbergen in Svalbard (78°53 ' N, 11°56 ' E, 450 m a.s.l.) in September 1994 and in March 1995, respectively. Stratigraphy, bulk density, pH, electrical conductivity, and major ions were obtained from the core samples.
The chemical effect of meltwater percolation through snow/ice is examined. Good correlation between Cl⁻ and Na⁺ was obtained. The ratio of Cl⁻ to Na⁺ was 1.14 which was nearly the same value as in bulk sea water. However, the variation of Cl⁻/Na⁺ shows that higher ratio occured in the bubble-free ice. Furthermore the Cl⁻ ions remain in higher concentration than SO ₄ ²⁻ or Na⁺ ions.     

2000—2019年新疆大型湖泊湖冰物候时空变化特征

湖冰物候变化特征是全球气候变化过程的重要指示器。通过长时间序列MODIS数据、Landsat数据提取的湖泊数据集,综合分析了2000—2019年新疆大型湖泊湖冰物候的变化特征。结果表明：（1） 近20 a新疆大型湖泊的开始冻结日呈现提前和推迟2种变化趋势,开始冻结日呈现推迟趋势的湖泊分别为博斯腾湖、赛里木湖、艾比湖、吉力湖、乌伦古湖、萨利吉勒干南库勒湖和鲸鱼湖,且大部分湖泊的开始冻结日推迟趋势在0.51~1.53 d·a^-1之间;开始冻结日呈现提前趋势的湖泊有3个,分别为阿牙克库木湖（变化趋势为-1.04 d·a^-1）、阿克赛钦湖（变化趋势为-0.41 d·a^-1）、阿其克库勒湖（-0.31 d·a^-1）。（2） 湖冰完全覆盖期是重要的湖冰参数,湖冰覆盖期的延长或者缩短能够直接表示区域气候变化过程,新疆大部分湖泊湖冰覆盖期表现为缩短趋势,其中分布在新疆中北部的艾比湖、吉力湖和博斯腾湖等湖泊的湖冰覆盖期缩短较为明显,变化趋势分别为-1.76 d·a^-1、-2.13 d·a^-1和-0.81 d·a^-1;冰完全覆盖期延长的湖泊有3个,分别为阿牙克库木湖、阿其克库勒湖和鲸鱼湖,变化趋势分别为3.51 d·a^-1、1.54 d·a^-1和1.37 d·a^-1,这些湖泊均匀分布在昆仑山高原北翼。（3） 新疆大型湖泊湖冰物候变化特征是受其自身条件（湖泊形态因子、湖泊面积等）及气候变化（气温、降水量等）等多种因素共同作用的结果。本研究探讨了气候变化环境下的新疆大型湖泊湖冰物候的冻融趋势及其变化模式,同时应用不同遥感数据和研究方法识别了湖冰,证实了MODIS数据反演湖冰物候的可行性。     

Wisconsinan and Holocene Climate History from an Ice Core at Taylor Dome, Western Ross Embayment, Antarctica

Geochemical data and geophysical measurements from a 554-m ice-core from Taylor Dome, East Antarctica, provide the basis for climate reconstruction in the western Ross Embayment through the entire Wisconsinan and Holocene. In comparison with ice cores from central East and West Antarctica, Taylor Dome shows greater variance of temperature, snow accumulation, and aerosol concentrations, reflecting significant variability in atmospheric circulation and air mass moisture content. Extreme aridity during the last glacial maximum at Taylor Dome reflects both colder temperatures and a shift in atmospheric circulation patterns associated with the advance of the Ross Sea ice sheet and accounts for regional alpine glacier retreats and high lake levels in the Dry Valleys. Inferred relationships between spatial accumulation gradients and ice sheet configuration indicate that advance of the Ross Sea ice sheet began in late marine isotope stage 5 or early stage 4. Precise dating of the Taylor Dome core achieved by trace-gas correlation with central Greenland ice cores shows that abrupt deglacial warming at Taylor Dome was near-synchronous with the ∼14.6 ka warming in central Greenland and lags the general warming trend in other Antarctic ice cores by at least 3000 years. Deglacial warming was following by a warm interval and transient cooling between 14.6 and 11.7 ka, synchronous with the Bølling/Allerød warming and Younger Dryas cooling events in central Greenland, and out of phase with the Antarctic Cold Reversal recorded in the Byrd (West Antarctica) ice core. Rapid climate changes during marine isotope stages 4 and 3 at Taylor Dome are similar in character to, and may be in phase with, the Northern Hemisphere stadial–interstadial (Dansgaard–Oeschger) events. Results from Taylor Dome illustrate the importance of obtaining ice cores from multiple Antarctic sites, to provide wide spatial coverage of past climate and ice dynamics.     

基于特征跟踪方法的Amery冰架上游流速估算

冰川流速分析对于研究南极冰盖物质平衡、海平面上升和全球气候变化具有重要意义。以ALOS/PALSAR影像为数据源,采用SAR特征跟踪方法,结合DEM数据估算Amery冰架上游冰川流速。结果表明,Amery冰架上游主流线流速为540—720 m·a-1,冰川流速随海拔的降低逐渐减小。受基岩和两侧山体的影响,主流线流速大,越靠近两侧山体流速越小。这个结果与NASA 2000年利用SAR重复轨道干涉测量方法测定的流速接近。基于裸露岩石作为特征点的分析表明,该方法误差较小,获取的冰川流速比较可靠。