现代气候条件下降水变化的“西风模态”空间范围及其影响因子初探

全新世轨道-千年-百年-年代际尺度上中纬度亚洲内陆干旱区的湿度/降水变化与东亚季风区呈现出错/反位相的变化,简称为中纬度内陆干旱区气候变化的"西风模态",但至今对气候变化"西风模态"的适用空间范围及其影响因子缺乏深入研究.针对整个中纬度欧亚大陆(30°~60°N,0°~130°E),使用1960~2010年GPCC,CRU和CPC三个降水数据集的逐月降水资料,分别对冬、夏季降水的年际、年代际信号进行EOF分析,发现现代气候背景下的降水变化"西风模态"在夏季年代际尺度表现最为显著,亚洲中部内陆干旱区部分区域的年代际夏季降水与其东部的中纬度东亚季风区和西部的地中海周边地区均呈现出相反变化的空间格局,在中纬度欧亚大陆表现出"-+-"的空间变化模态.据此划分出气候变化"西风模态"核心区域,即西部以里海(约50°E)为界,东部到河西走廊西界(约90°E),南北界限与亚洲中部干旱区南北界线吻合(约36°~54°N),整体相当于中亚和中国新疆干旱区,本文将其命名为"西风模态核心区".依据逐月NCEP/NCAR再分析数据,探讨了亚洲中部干旱区气候变化"西风模态"的成因,发现其不但与中纬度大气环流的纬向波动传播及印度夏季风降水异常之间的共同作用有直接联系,而且与大西洋多年代际振荡(AMO)也密切相关.     

乌兰布和沙漠腹地古湖存在的沙嘴证据及环境意义

通过大范围的系统野外考察发现,在乌兰布和沙漠腹地存在众多干盐湖,其周围存在不同高度的湖岸堤.其中,贺日木西尼沙嘴最为典型.该沙嘴呈NW-SE走向,海拔高度从1052 m下降至1035 m,长达11 km.是古湖泊发育和存在的重要证据和标志.通过对湖滨沉积物的OSL年代测定,该沙嘴形成于全新世的8.6-7 ka BP阶段,与中国西部许多沙漠出现的相对湿润环境状况相一致.其主要由强劲的风力作用和吉兰泰古湖沿岸流以及丰富的松散物质传输堆积而成.依据该沙嘴的海拔高程和形成年代来推测,在乌兰布和沙漠腹地曾经发育面积巨大的古湖,其范围西到吉兰泰盆地,东延河套盆地西部,形成早全新世的吉兰泰古湖.之后,受区域构造运动和干旱气候的影响,古湖水位下降,水域面积缩小,古大湖解体,导致该沙漠腹地的古湖部分水体逐渐向西退缩,形成了吉兰泰盐湖.在古湖退缩过程中,乌兰布和沙漠腹地残留众多湖泊,随着气候干旱化和蒸发作用的加剧,这些湖泊逐渐演变成盐湖.在强劲的风力驱动下,古湖周围的松散物质被侵蚀、搬运、扩散、堆积成现在的乌兰布和沙漠.     

近2000年来甘肃民勤盆地绿洲的空间变化

在2000多年前的秦汉之际,民勤盆地是北方匈奴的游牧之地。自从西汉王朝驱逐匈奴以后,农耕文化传入本区,使本区由一个纯粹牧业区迅速演变为农业区。伴随着人类开发进程的加快和开发规模的扩大,加之自然环境的变化,民勤盆地从一个“土沃泽饶”、“可耕可渔”的湿生环境演变为“十地九沙,非灌不殖”的干旱荒漠环境。目前,民勤盆地成为干旱区生态环境恶化的典型,其发展的可持续性受到严峻挑战。作者在大量野外实地考察的基础上,综合运用历史文献、考古、遥感和地图资料,通过广泛搜集近2000年来民勤盆地绿洲演化的证据,对典型历史时期的绿洲分布范围进行了复原,并制作了相应的绿洲分布图。结果表明,民勤绿洲的开发始于汉代,繁荣于魏晋,萧条于南北朝至宋元,复兴于明清,鼎盛于现代。绿洲的发展在空间上总体表现为一个自西向东的迁移过程。     

西北干旱区全新世气候变化的湖泊有机质碳同位素记录--以石羊河流域三角城为例

对我国河西走廊东端西北内陆干旱区与东部季风区交汇带的石羊河流域三角城古湖泊剖面进行了有机质碳同位素组成、有机碳和碳酸盐含量, 重建了西北干旱区全新世古气候高分辨变化模式。分析结果表明有机质碳同位素组成能灵敏地反映该区湖相地层记录的古气候特征,是一个较好的古气候替代指标。在湿湿期,湖泊水体扩大,生产力高,沉积物中有机物主要是沉水植物供给,δ^13Corg偏重;在干冷期,湖泊水体减小,沉积物中有机质以挺水植物为主,植被不发育,沉积物中有机质含量低,δ^13Corg偏轻。全新世气候演化主要分为4个主要阶段;暖湿期（约10000－5000aB.P.)、温湿期（约5000－3800aB.P.)、凉湿期（约3800－2600aB.P.)、干旱期（约2600aB.P.至今）,各阶段中气候快速变化明显。该区的古气候演化与同处于我国东部季风西北边缘的相邻地区有一定的可比,也具有自身的区域特色。     

东亚夏季风的气候北界指标及其年际变化研究

长时间尺度东亚夏季风北界的时空变化及其物理机制的研究对理解过去、预测未来气候变化有重要意义,但目前主要基于气象定义的各东亚夏季风北界指标与地理环境缺少对应,也很难应用于古气候研究.本文参照全球季风的概念定义,使用CMAP和GPCP等月分辨率降水资料,结果发现夏季(5~9月)2mm day~(-1)的等降水线(即300mm降水量)变化范围与中国现代土地覆被类型、气候转换带以及潜在自然植被类型的空间分布存在很好的对应关系,也与风场突变位置一致,具有明确的气候-生态-地理界线意义,可作为东亚夏季风的北界指标(称为气候北界指标).该指标刻画的中国气候态(1981~2010年)东亚夏季风北界整体呈东北-西南走向,在中国北方地区从西到东大致沿中国祁连山东段-贺兰山南麓-大青山-大兴安岭西侧一线.东亚夏季风气候北界在1980~2015年间的年际空间波动范围覆盖了甘肃中部、宁夏北部、内蒙古中东部以及东北地区,北可深入到中蒙边界,南可退缩到山东-河南中部一线,围绕气候态北界在200~700km范围内波动,空间波动幅度从西到东逐渐增大,但不同区域随时间的南北波动趋势大体一致.     

秦安地区全新世气候的周期振荡特征

通过对秦安大地湾8.3 m天然黄土剖面高分辨率(约为150 a)孢粉数据的研究,发现秦安地区孢粉数据与我国干旱、半干旱地区史料记载的旱涝演变有较为一致的变化,且有明显的冷干、暖湿的气候特征.奇异谱分析表明,秦安地区的旱涝变化有2 300 a、1 060 a、650 a和390 a的准振荡周期.准两千年周期与南亚季风的变化有密切的对应关系,也与太阳活动的强弱有关.     

巴丹吉林沙漠横向沙山的研究现状与问题

处于我国西北内陆干旱荒漠地带的世界最高大的沙丘系统——巴丹吉林沙漠横向沙山系统,具有重要的风沙地貌与沙漠第四纪地质及水文学研究价值。以往的研究主要取得了对该沙漠及其沙山的近130 ka来环境变化历史的框架性认识。沙漠的形成时代、沙源、沙山及其间湖泊的成因与演化过程等及其与区域及全球气候环境变化的关系需要进一步研究。在研究方法上,需要重视沉积学方法的应用。对这些问题的深入研究,不仅对认识其自身奥秘,促进风沙地貌学与沙漠第四纪地质学的进展,而且对认识区域气候、环流、水循环、大地构造等重大环境问题具有重要作用。     

中国西北地区季节间干湿变化的时空分布 ——-基于PDSI 数据

利用帕尔默干旱指数(PDSI) 全球数据库, 提取覆盖中国西北地区的56 个PDSI 栅格点数据, 对1953-2003 年间各个季节均值和年均值进行旋转经验正交函数(REOF) 分析。REOF 空间分区结果发现西北地区各个季节均值和年均值表现出较为一致的主要空间异常型, 依据 PDSI 年均值数据可以将中国西北地区划分为5 个空间型: 北疆型、南疆型、高原北部型、蒙 古西部型以及西北东部型。其中北疆型、南疆型主要位于西北地区西部, 高原北部型、蒙古西部型位于西北中部, 西北东部型位于西北东部。各个空间型特征点的PDSI 序列及二项式 拟合对比发现西北东部、西部存在完全相反的干湿变化: 西北西部主要受西风带影响, 自20 世纪80 年代开始有逐渐变湿的趋势; 西北东部主要受亚洲季风的影响, 有逐渐变干的倾向, 特别是夏秋季, 西北地区东南部变干的趋势更加明显。西北地区受西风带、亚洲季风以及青藏高原的影响明显, 在全球变暖的情景下, 不同区域的干湿状况的响应存在较大的差异。     

祁连山中部公元904年以来树木年轮记录的旱涝变化

利用取自祁连山中部地区的树木年轮样本和该地区3个站点的降水资料,应用年轮气候学方法,重建了祁连山中部地区的降水量.自公元904年以来,该地区历经了31次相对干期和30次相对湿润期,其中,连续两个10a以上的干期有17次,湿润期12次,最长的干期是1540—1590年间,长达60a,最长的湿润期是1240—1270年、1860—1890年,各有40a.世纪尺度范围内,16世纪是最干的100a,有80a为少雨年;最湿润的是13世纪和19世纪,这期间有60a为多雨.自公元904年以来,降水量共发生了35次突变,16次是由旱向涝的突变,19次是由涝向旱的突变.平均约30a发生一次.11世纪是该地区降水的多变时期,15～16世纪是降水的相对稳定时段,20世纪又进入了降水的多变时期.     

天山北坡玛纳斯河355a来年径流量的重建与分析

玛纳斯河树轮年表序列与该河肯斯瓦特水文站年径流总量相关显著,使用5个树轮年表序列较好地重建出天山北坡玛纳斯河肯斯瓦特水文站355a来的年径流总量,解释方差达61%.355a重建流量变化表明:1)玛纳斯河年径流总量355a来大致经历了11个偏枯水期和10个偏丰水期,最长的偏丰水期为1670-1699年,持续了30a,最长的偏枯水期为1949-1994年,持续了46a;2)最显著的两个百年流量变枯趋势为1872-1995年和1671-1775年,径流量减少率分别为0.19×10⁸m³·(10a)^-1和0.26×10⁸m³·(10a)^-1;3)在1711-1712年、1872年重建流量发生过两次突变,前者年径流量由多到少突变,后者相反;4)重建流量最丰水的年代为17世纪80-90年代,比现今偏多17.9%～18.1%,最枯水的年代为19世纪60年代,比现今偏少16.7%;5)重建流量存在着58～59、9.6、27.2、16.9、4.8、4.3、2.9～3.0a的变化周期.