利用珊瑚生长率重建西沙海域罗马暖期中期海温变化

珊瑚生长率是记录海水表层温度(SST)的一个重要代用指标。本文以南海中北部西沙永兴岛罗马暖期期间发育的3个澄黄滨珊瑚(Porites lutea)为材料,测量它们的骨骼生长率,并利用珊瑚骨骼生长率与SST的关系式定量重建海温年际变化序列。结果显示:3个滨珊瑚(生长于120-59BC、46BC-14AD和30BC-28AD期间)的平均生长率分别为0.88cm/a(变化于0.53~1.24cm/a之间)、0.90cm/a(变化于0.58~1.53cm/a之间)和1.12cm/a(变化于0.71~1.46cm/a之间)。据此重建同时段年平均SST,相应结果分别为26.7℃、26.8℃和27.3℃。2kaBP前后(120-59BC,46BC-28AD)西沙海域平均SST为26.9±0.4℃,低于现代(1981-2010AD)约0.7℃。     

中全新世海南潭门滨珊瑚的生长率特征及其气候意义

珊瑚生长率是珊瑚古气候研究的重要指标,其反映珊瑚生长快慢,并提供高分辨率的海水表层温度变化信息。中全新世作为当前全球变暖的地质历史相似型,利用珊瑚生长率重建该时期的气候环境状况对于理解现代气候变化的过程及其机制具有重要的参考价值。文章对采自海南潭门珊瑚岸礁的23段中全新世（6143—4356 a BP）滨珊瑚进行生长率分析,并基于该区域现代（2005—2021 AD）滨珊瑚生长率与SST的关系重建了中全新世期间共406 a的年均SST序列。结果显示：1）中全新世滨珊瑚生长率的变化范围为0.607～1.670 cm/a,均值为1.079 cm/a,且存在明显的波动变化过程;2）基于生长率重建的中全新世平均SST为25.7±0.54℃,这与全球变暖程度加剧背景下的现代海温相近;中全新世年均SST的变化范围为24.7～26.8℃,其中5860、5660和5160 a BP为3个显著的低温期;3）对比现代与中全新世（5427—5394、5243—5209、4515—4456和4404—4356 a BP）珊瑚生长率的频谱周期,发现现代与中全新世珊瑚的生长率均存在显著的3～7 a ENSO周期,...     

利用珊瑚生长率重建西沙海域工业革命以来的海温变化

以南海北部西沙群岛永兴岛发育的澄黄滨珊瑚(Porites lutea)为材料,构建了珊瑚骨骼生长率温度计,并以此为基础重建了工业革命以来(1880―2007年)西沙海域SST变化序列。结果发现:1880―2007年,西沙海域SST的波动范围26.1~28.5℃,平均值为27.27℃。1880―1892年为降温期,西沙海域SST波动下降,在1892年达到近百年来的最低值(26.1℃)。1893―1935年为西沙海域SST低温平台期,SST以波动为主;1936―1957年西沙海域SST先升后降,变化呈单峰模式。1957―2003年,SST呈现快速增温趋势。2003―2007年,西沙海域SST出现"增温停滞"现象。在年代际尺度上,西沙海域SST的整体变化模式可能受气候系统准60 a周期调控。在年际尺度上,冬季风强度、火山活动以及ENSO等共同对西沙海域SST产生影响。人类活动导致的全球增暖可能在1957年之后才成为西沙海域SST增温的主要驱动因素。2003―2007年西沙海域出现的降温趋势是对全球"增温停滞"的响应,是自然强迫和人为强迫相互作用的结果,西沙海域SST这种短暂的降温趋势很可能随着自然强迫作用的减弱而重新被增温模式所代替。     

全球气候变暖对西沙、南沙海域珊瑚生长的潜在威胁

利用近50年来西沙、南沙海域SST及全球温度资料,分析西沙、南沙海域SST的长期变化趋势及其与全球温度变化的关系,结果得出,西沙、南沙海域年均SST的增温率分别为(0.02±0.004)℃/a(1961-2007年)和(0.016±0.002)℃/a(1950-2007年),均高于全球温度的增温率[(0.012±0.001)℃/a,1950-2007年];西沙最热月6月份SST增温率高达(0.026±0.004)℃/a(1961-2007年),南沙最热月5月份SST增温率也达(0.011±0.003)℃/a(1950-2007年);并且西沙、南沙海域SST与全球温度存在显著的正相关性,意味着它们之间复杂的关系.预计到2030年西沙6月份SST将达30.6～1.3℃,南沙5月份SST将达30.3～30.8℃;到2050年西沙6月份SST将达31.0～32.3℃,南沙5月份SST将达30.6～31.4℃.依据珊瑚白化的温度上限(31℃),推测2030后,西沙、南沙海域将很有可能频繁地发生珊瑚白化现象,这对珊瑚生长极为不利.虽然珊瑚可能会调整自身以适应全球变暖,但采取一定的人为干预措施加以保护更为重要.     

三沙市美济礁滨珊瑚记录的近百年海面温度变化

利用南沙群岛美济礁滨珊瑚Sr/Ca建立与海面温度（SST）的关系式,后报近百年南沙群岛海区高分辨率的SST序列。结果显示：美济礁近百年SST的年平均值为28.4℃,最高值为29.2℃（1998 AD）,最低值为27.6℃（1917 AD）,相差1.6℃。近百年SST呈增暖趋势,升温速率为0.025℃/10 a,但存在年代际的温度波动,其中1906―1927 AD呈降温态势,1928―1938 AD呈增温态势,1939―1957 AD呈降温态势,1958年后SST呈波动上升趋势。近百年SST呈现3.5 a、33 a周期,显示受ENSO和太平洋年代际涛动（PDO）影响。     

南海滨珊瑚骨骼密度带的季节特征及其主要环境影响因素

滨珊瑚（Porites）是南海造礁石珊瑚群落的主要优势种之一,广泛应用于珊瑚礁生态以及高分辨率气候环境响应和重建研究。滨珊瑚不同季节生长形成的骨骼密度条带是开展相关研究的重要基础,而前人对于滨珊瑚骨骼密度带季节性的认识多是基于单一地点的样品,存在地域的差别或矛盾。选取南海不同地点典型珊瑚礁区包括北部海南文昌、中部西沙群岛永兴岛和盘石屿、南部南沙群岛美济礁的 4 个现代活体滨珊瑚骨骼样品,利用数字影像分析方法以及电感耦合等离子体原子发射光谱和气体稳定同位素比质谱仪分别分析了滨珊瑚骨骼密度条带影像灰度和地化指标（Sr/Ca 和 δ 18 O）。结果显示,滨珊瑚样品骨骼密度和地化指标都呈现显著的季节变化。结合海温数据,揭示出样品骨骼密度带季节特征的地域差异,其中,北部文昌滨珊瑚样品骨骼高密度带形成于夏季,低密度带形成于冬季;中部永兴岛样品高密度带形成于秋季,低密度带形成于春季;盘石屿样品高密度带形成于春季,低密度带形成于秋季;南部美济礁样品高密度带形成于冬季,低密度带形成于夏季。采用广义加性混合模型进一步分析了滨珊瑚样品骨骼密度与 3 个主要环境影响因子（海温、光照和盐度）的响应关系。结果表明：不同地点滨珊瑚样品的骨骼密度与主要环境因子的关系也各有不同,考虑样品个体和地点的随机效应,4 个地点滨珊瑚样品的骨骼密度整体上与海温和光照存在非线性响应关系,反映了在南海大空间尺度上,海温和光照可能是影响滨珊瑚样品骨骼密度季节变化的主要环境因素。     

海南岛澄黄滨珊瑚共生藻对环境变化的适应性

在全球气候变暖和人类活动加剧导致珊瑚礁严重衰退的背景下,以抗逆性强的澄黄滨珊瑚（Porites lutea）为研究对象,于 2013 年 10 月―2014 年 8 月在海南岛文昌和三亚对其共生藻密度及光合效率开展了季节性调查研究。结果显示：1）澄黄滨珊瑚共生藻的密度及光合效率均存在显著的季节变化,共生藻密度在冬季最低、夏季较高,其光合效率在冬季较高,春夏季较低。2）澄黄滨珊瑚共生藻密度的空间差异远小于其季节变化的差异,但水深 1~2 m 澄黄滨珊瑚共生藻的密度普遍高于水深 4~6 m 的澄黄滨珊瑚,三亚澄黄滨珊瑚共生藻的光合效率明显高于文昌。3）进一步分析发现,在诸多环境因子中,海表温度 SST 和水体营养是驱动海南岛澄黄滨珊瑚共生藻密度及光合效率变化的主要环境因素,而光合效率的空间差异则可能是珊瑚对生存环境长期驯化的结果。由于文昌和三亚沿岸海水养殖和潜水旅游等人类活动频繁,礁区海水面临富营养化的风险,推测海南岛澄黄滨珊瑚面临 SST 上升和营养胁迫联合效应的严重威胁。     

1960―2013 年华南沿海海洋站SST 变化及其影响因子

根据 1960―2013 年华南沿海 7 个海洋站的实测海表温度（SST）及全球平均表面温度、太平洋年代际涛动（PDO）、ENSO、南海高压、华南沿海近海面风速等资料,采用线性回归、Yamamoto 突变检验、小波分析、相关分析等方法,研究了近 54 a 华南沿海 SST 时空变化及其影响因子,结果表明：1）近 54 a 华南沿海的年平均 SST呈准同步变化和显著增暖趋势,其气候倾向率为 0.08~0.17℃/10 a,平均为 0.12℃/10 a,以冬季增暖最为显著;2）SST 变化在 1997/1998 年出现突变现象;3）SST 变化有多时空尺度的变化特征,其中最显著的变化周期是 2~4 a的年际变化;4）SST 变化深受 ENSO 事件的影响,约滞后于 MEI 指数 2~4 个月;5）影响 SST 变化趋势的主要因子有全球气候变暖、PDO、南海高压、华南沿海近海面层风速等。     

392BC—2017AD柴达木盆地东北部降水变化及其与太阳活动和强火山喷发的联系

基于采自柴达木盆地内部牦牛山的祁连圆柏树木样芯,新建采样区域过去2710 a的树轮宽度年表,并计算了器测时期（1957—2017 AD）气象数据与树轮宽度年表的相关系数。结果表明：树轮宽度年表与上一年7月至当年6月降水量变化的相关性最高（r=0.753,n=60,p <0.01）,基于此重建了该区392 BC—2017 AD上一年7月至当年6月的降水量变化。器测时期方差解释量高达64%。重建结果显示,在年代际尺度上存在9个湿润期（106—75 BC、6—39 AD、179—229 AD、581—646 AD、823—914 AD、1026—1095 AD、1378—1414 AD、1567—1609 AD和1985—2017 AD）和7个干旱期（328 BC—297 BC、86—151 AD、694—747 AD、1168—1199AD、1444—1525 AD、1680—1725 AD和1792—1860 AD）,1792—1860 AD是过去2400 a最干旱时期。功率谱分析结果表明,过去2400 a柴达木盆地东北部地区降水量存在2～8 a、40 a、80 a和225 a准周...     

南沙群岛永暑礁澙湖沉积的晚全新世风暴事件记录

位于南沙群岛永暑礁西南小澙湖的南永4井岩芯柱中含多层珊瑚枝和珊瑚砾石的堆积,反映了突发性风暴事件造成的珊瑚碎屑快速搬运和堆积。全新世晚期约4 000 aBP以来,澙湖珊瑚砾堆积记录了1 400870BC、660BC390AD、600770AD和940-1992AD 4个主要的风暴事件频发时期,并且风暴的强度呈阶段性增强。风暴事件还表现出千年和百年尺度的周期性波动,具有1 280 a、370 a、210230 a、140150 a和90 a的准周期,与全新世气候环境的周期性变化相对应,很大程度上受太阳活动周期变化的影响。     

过去2000年冷暖变化的基本特征与主要暖期

根据近年国内外相关研究结果,分析了北半球与中国过去2000 年冷暖变化的阶段性,辨识了百年尺度暖期的起讫年代及其与20 世纪温暖程度的差别。结果表明:(1) 最近新建的多数北半球温度变化序列显示公元1-270 年温暖;271-840 年冷暖相间,但总体偏冷;841-1290年温暖;1291-1910 年寒冷;1911 年以后再次转为温暖;这些冷暖阶段虽分别与Lamb 指出的罗马暖期(约公元前1 世纪-4 世纪中期)、黑暗时代冷期(约4 世纪末-10 世纪前期)、中世纪暖期(约10 世纪中期-13 世纪末)、小冰期(约15-19 世纪) 以及20 世纪增暖大致对应,但各阶段的起讫时间与Lamb确定的时段存在一定差别。(2) 尽管过去2000 年冷暖变化过程及其变幅大小在中国境内各个区域间并不完全一致,但从全国平均看,中国与北半球百年尺度的冷暖波动阶段基本一致,仅起讫年代存在一定差异;其中公元1-200 年、551-760 年、941-1300 年及20世纪气候相对温暖,其他时段则相对寒冷。(3) 多数序列显示中世纪期间北半球的温暖程度至少与20 世纪相当。中国941-1300 年间的最暖百年和最暖30 年(暖峰) 的温度也略高于20 世纪,551-760 年间的最暖百年与20 世纪基本相当,但1-200 年间最暖百年的温暖程度则较20 世纪略低。     

南沙群岛现代滨珊瑚骨骼Sr/Ca、δ18O和δ13C对极端高温事件响应

以南沙群岛永暑礁的现代滨珊瑚YSL24（生长时间为1985—1999年）与YSL2A（生长时间为1971—1999年）为材料,通过对其骨骼开展高分辨率的Sr/Ca、δ¹⁸O和δ¹³C分析,探讨其对极端高温事件的响应特征。有记录表明,1971—1999年,南海南部在1973、1983和1998年发生了极端高温事件,滨珊瑚骨骼Sr/Ca序列清楚地记录了这3次高温事件,其相应条带Sr/Ca周期数值显著低于序列其他年份。而δ¹⁸O对高温事件的响应不太明显,其原因可能与δ¹⁸O序列同时受温度和盐度变化的影响有关。δ¹³C在这3个高温年份均在夏季发生了异常负偏,应该是由高温胁迫下共生藻光合作用强度下降所致。因此,珊瑚骨骼的Sr/Ca和δ¹³C对南沙群岛高温胁迫具有明显的响应,可作为记录过去白化事件的可靠指标。     

气候变化对中国古代财政平衡的影响

以当代历史和经济史著作为资料,建立与历朝财政盈亏状态相关词汇的语义分级标准,重建了中国自秦朝至清末（220 BC~1910 AD）10 a分辨率的财政等级序列,并分析其与气候变化的关系。结果表明,秦朝至清末的财政平衡大体经历了4个相对充裕阶段（220 BC~31 BC,441~760 AD,961~1210 AD,1381~1910 AD）和3个相对匮乏阶段（30 BC~440 AD,761~960 AD,1211~1380 AD）。财政危机在寒冷-干旱的气候背景下爆发的可能性最大。财政平衡与温度和降水变化均成正相关,财政平衡的趋势性变化受长期的温度和降水变化影响较为明显。但受多因素的复杂反馈环节影响,两者在某些时段呈现反相位关系。     

Records of environmental and climatic changes during the late Holocene from Svalbard: palaeolimnology of Kongressvatnet

A multi-core, multidisciplinary palaeolimnological study of the partially varved sediment of a deep, meromictic, arctic lake, Kongressvatnet (Svalbard, Western Spitsbergen), provides a record of environmental and climatic changes during last ca. 1800 years. The chronology of sedimentation was established using several dating techniques (¹³⁷Cs, ²¹⁰Pb, varve counts, palaeomagnetic correlation). A multiproxy record of palaeolimnological variability was compiled based on sedimentation rates, magnetic properties, varve thickness, organic matter, geochemistry, pigments from algal and photosynthetic bacteria, mineralogy and biological assemblages (diatoms, Cladocera). The major features recognised in our master core K99-3 include a shift in sediment source and supply (magnetic measurements, geochemistry) probably caused by glaciological changes in the catchment around 38–32 cm core depth (AD 700–820). Additional environmental changes are inferred at 20–18, 8–4.5 and 3–2 cm (AD ca. 1160–1255; 1715–1880; 1940–1963, respectively). During the past ca. 120 years a prominent sedimentological change from brownish-grey, partly laminated silt-clay (varves) to black organic-rich deposits was observed. From AD 1350 to AD1880 the sediment is comprised of a continuous sequence of varves, whereas the earlier sediments are mostly homogeneous with only a few short intercalated laminated sections between AD 860 and 1350. Sedimentation and accumulation rates increased during the last 30 years (modern warming). Pigment concentrations are very low in the lower ca. 32 cm of the core (AD 820) probably because of the high turbidity high energy environment. The high sulphur content in the uppermost 32 cm of sediment has given rise to two horizontally stratified populations of sulphur anaerobic photosynthetic bacteria, as inferred from their specific carotenoids. These bacteria populations are much more abundant during the Little Ice Age (LIA) than during warmer periods (e.g., during the Medieval Warm Period and 20th century). Diatoms are lacking from the core base up to 18 cm (ca. AD 1255); at this level, species indicative of mesotrophic water are present, whereas from 17 cm to the top of the core, oligotrophic taxa such as Staurosira construens/S. pinnata complex dominate, indicating extended ice coverage and more oligotrophic waters during the LIA. The concentration of Cladocera subfossil remains (dominated by Chydorus) are relatively high in the deepest sections (54–32 cm), whereas the upper 32 cm are characterized by a very low concentration of remains, possibly because of the strongly anoxic conditions, and in this upper sediment section rotifer resting eggs become prevalent. We interpret these changes as responses to climate forcing through its impact on glacial melt water, lake ice cover duration and mainly redox conditions in deep water. The observed changes suggest that at least some of our recorded changes may parallel the Greenland Ice core, although our study added more details about the inferred climatic changes. Further aspects are discussed, such as catchment processes, glacial activity, duration of the Medieval Warm Period, the Little Ice Age, local human activity, and limnology.     

西沙群岛和涠洲岛气候变化特征 及其与近岸陆地的对比

采用1959―2014年中国西沙站和涠洲岛站及其临近陆地台站的基本气象观测资料,分析了2个海岛的气候变化特征及其与近岸陆地的差异。结果表明：1）近56年西沙和涠洲岛及近岸陆地气温变化均呈上升趋势,西沙增暖速率（0.19℃/10 a）大于涠洲岛（0.104℃/10 a）。显著的差异出现在近10年,西沙持续增暖（0.38℃/10 a）,而涠洲岛气温却呈下降趋势（-0.48℃/10 a）。从季节变化上,2个海岛都有春季越来越暖、冬季越来越冷的趋势。与周围陆地的气温相比,2个海岛的气温均高于近海陆地,但增温速率却小于近岸陆地。2）分析近56年降水量的变化,发现海岛降水量、降水强度和降水天数均小于陆地。受冬、夏季风转换的控制,海岛及近岸陆地有旱季、雨季的划分,且近半个世纪以来降水量波动大、变化趋势不显著,但伴随降水天数的减少,降水强度呈显著增长趋势。对比2个海岛近10年的降水变化特征,发现西沙站的旱季有越来越旱的趋势,涠洲岛及近岸陆地无论旱季、雨季降水量都有增加的趋势,表现为湿润化的趋势。     

SUMMER TEMPERATURE VARIABILITY IN CENTRAL SCANDINAVIA DURING THE LAST 3600 YEARS

ABSTRACT. A Scots pine ( Pinus sylvestris L.) tree-ring width chronology from Jämtland, in the central Scandinavian Mountains, built from living and sub-fossil wood, covering the period 1632 BC to AD 2002, with a minor gap during AD 887–907, is presented. This is the first multi-millennial tree-ring chronology from the central parts of Fennoscandia. Pine growth in this tree line environment is mainly limited by summer temperatures, and hence the record can be viewed as a temperature proxy. Using the regional curve standardization (RCS) technique, pine-growth variability on short and long time scales was retained and subsequently summer (June–August) temperatures were reconstructed yielding information on temperature variability during the last 3600 years. Several periods with anomalously warm or cold summers were found: 450–550 BC (warm), AD 300–400 (cold), AD 900–1000 (the Medieval Warm Period, warm) and AD 1550–1900 (Little Ice Age, cold). The coldest period was encountered in the fourth century AD and the warmest period 450 to 550 BC. However, the magnitude of these anomalies is uncertain since the replication of trees in the Jämtland record is low during those periods. The twentieth century warming does not stand out as an anomalous feature in the last 3600 years. Two multi-millennial tree-ring chronologies from Swedish and Finnish Lapland, which have previously been used as summer temperature proxies, agree well with the Jämtland record, indicating that the latter is a good proxy of local, but also regional, summer temperature variability.     

全球变化下中国南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所研究

选取第五次耦合模式比较计划（CMIP5）模式中较适宜于南海海表面温度（SST）模拟的加拿大地球系统模式(CanESM2),并获取其在IPCC RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5温室气体排放情景下模拟的2006-2100年南海SST数据。基于南海诸岛珊瑚礁和线性回归方法分析了RCPs情景下的珊瑚礁区夏季SST上升趋势,并基于热周指数(DHW, Degree Heating Weeks)及年白化时间指数分析了RCPs情景下的南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所,主要得出以下结论：① RCPs情景下,明显变暖的珊瑚礁海域均为南沙群岛;② 年白化时间不晚于全球珊瑚礁平均年白化时间的珊瑚礁像元占南海诸岛总珊瑚礁像元的比例,在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下分别为17%、29%和42%,均分布在南沙群岛;③ RCPs情景下,较高纬度的西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛北部为未来南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所。     

千百年尺度祁连山地区干湿变化对暖期的响应

全球升温导致区域干湿格局转变,千年尺度中全新世暖期和百年尺度中世纪暖期可以为探究现代的气候趋势提供历史相似型。通过湖相沉积、冰芯、孢粉、树轮等古气候记录和PMIP3/CMIP5计划的古气候模型模拟数据对比分析,结果表明,祁连山地区中全新世暖期（7.2—6.0 ka BP）东亚夏季风强盛,降水较多,气候温暖湿润;中世纪暖期（950—1250 AD）与小冰期表现为暖干—冷湿气候机制。现代观测数据显示,祁连山地区呈现暖湿化,但现代的气候机制与自然因子主导下暖期的响应机制差异较大,表明了人类活动对自然发展下气候环境的影响。因此,自然因素与人类活动共同作用是准确预测研究区未来干湿格局的基础。