高空大气温度变化趋势不确定性的研究进展

IPCC第4次评估报告指出：近50年来,全球对流层温度趋于升高、平流层趋于下降;同时强调了研究结果中普遍存在的不确定性,造成不确定性的主要原因是原始资料、台站选取和不同均一化方法。从理论基础入手,系统地总结了国内、外近年来高空大气温度长期变化趋势的研究成果及其不确定性产生的主要原因,详细介绍了高空大气温度序列的质量控制和均一化方法,并对我国探空台站温度序列的不确定性进行了探讨。利用静力学方法进行质量控制,以最大资料缺测率30%作为序列取舍标准,用两相回归法和再分析序列均一化处理116个中国探空站高空温度序列。研究结果表明,1958年以来我国对流层中低层趋于升温,其中1980年以后升温尤为明显;而平流层下层显示降温。      

大洋碳循环与气候演变的热带驱动

20世纪气候演变研究的最大突破,在于地球轨道变化驱动冰期旋回的米兰柯维奇理论。然而近年来学术界对热带过程和大气CO2浓度变化的研究进展,暴露了传统的轨道驱动理论存在着对低纬区和碳循环在全球气候系统中作用估计不足的严重缺陷。国家重点基础研究发展计划项目"大洋碳循环与气候演变的热带驱动"拟以南海与西太平洋暖池的深海记录为依据,进行全球性对比和跨越地球圈层的探索,通过观测分析结果与数值模拟的结合、地质记录与现代过程的结合,检验和论证大洋碳储库长周期变化机制的假说,对于不同时间尺度上低纬过程如何通过碳循环在全球气候环境演变中的作用,实现理论上的突破。同时简要介绍了该项目的目的、科学意义、关键科学问题及预期目标等。     

南海西部浮游有孔虫记录的MIS 3期表层海洋环境变化

对南海西部越南岸外上升流区17954-2站浮游有孔虫属种组合变化、浮游有孔虫氧同位素、AMS14C测年的分析以及浮游有孔虫表层海水温度、温跃层转换函数的研究结果表明:在MIS3期,南海西部表层海水温度大体呈现暖-冷-暖的变化趋势;温跃层深度由浅到深阶段性变化;短时间尺度上温度与温跃层发生幅度较大的快速变化。暖事件（IS）对应于浮游有孔虫暖水种、混合层属种含量的增加,冷水种、温跃层属种含量的减少以及冬夏SST的升高;冷事件则与之相反。表层海水生产力亦大致呈现3个阶段（61～51ka,51～42ka和42～32ka）的变化,在千年尺度的快速气候事件中,暖事件对应浮游有孔虫生产力属种含量降低,冷事件对应升高。此外,在MIS3内部分暖事件（IS6和IS11～13）表现出表层海水温度降低,温跃层深度变浅和表层海水生产力升高的状况,表明该区此时上升流的存在,其形成原因推测是由于东亚夏季风加强的结果。     

末次盛冰期东亚气候的成因检测

在国际古气候模拟比较计划设置的标准试验方案下,首先利用中国科学院大气物理研究所的全球大气环流模式（IAP-AGCM）模拟了末次盛冰期东亚气候状况,然后通过4组数值敏感性试验逐一模拟了大气CO₂浓度、海洋表面温度（SST）和海冰、陆地冰盖和地形、东亚植被变化4项强迫因子的单独气候效应,进而对末次盛冰期东亚气候的成因进行了检测。结果表明,末次盛冰期除华南局部略有升温外,中国年均地表气温显著降低,降温幅度总体上向北增大,青藏高原处存在一个降温中心。其中,SST和海冰变化是华南局部略偏暖的主因,它同时导致了东亚其他区域地表气温的显著降低,特别是在东北亚地区;陆地冰盖和地形变化对于东亚地表气温的显著冷却作用主要体现在东亚的西北部;大气CO₂浓度降低会引起东亚地区0.2～0.9℃的普遍降温;相对而言,东亚植被的降温作用（0.5～1.0℃）主要显现在中国40°N以南的区域。与此同时,SST和海冰变化能引起中国东部年均降水一定程度的减少,而大气CO₂浓度、陆地冰盖和地形、东亚植被单独变化均不会显著影响东亚年均降水的分布状况,然而,上述四项因子的共同变化会通过协同作用引起中国东部年均降水的显著减少,西部地区降水则与现在差别不大。此外,末次盛冰期东亚夏季风的显著减弱源于SST和海冰变化,冬季风变化则可归因于SST和海冰、陆地冰盖和地形的变化。     

柴达木盆地东部36～18kaB.P.期间的孢粉记录及其气候环境

对柴达木盆地察尔汗古贝壳堤剖面的沉积物进行孢粉分析,结果显示这个地区植被与气候在晚更新世中晚期经历以下几个阶段的变化:36.2～31.2kaB.P.(未校正14C年代,下同)期间,以禾本科、藜科、蒿属、莎草科为主,发育草原-草甸植被,气候温和湿润,盘星藻出现较多,反映淡水湖泊,水深在10m左右;31.2～27.6kaB.P.期间,松属、云杉属、桦属等为主的木本植物的含量增加,周围山地森林发育,表明气候温暖,降水量增多。但由于蒸发量大,有效湿度下降,荒漠成分柽柳属等增加,盘星藻在30kaB.P.以后消失,反映湖泊盐度增大;27.6～23.3kaB.P.期间,植被中荒漠成分显著增加,周围山地森林萎缩,气候趋向相对寒冷干旱,湖面积缩小;23.3～18.0kaB.P.,孢粉浓度很低,蒺藜科、藜科等荒漠成分明显增加,植被稀疏,已趋向荒漠化草原,反映气候寒冷干旱。从整个剖面来看,主要的陆生植物孢粉类型为禾本科、柽柳属、蒺藜科、麻黄属、松属、云杉属、柏科、胡桃属和桦属等,藜科和蒿属含量很少,这与柴达木盆地东部地区的表土分析结果完全不同,也与其他草原以及荒漠草原的表土花粉结果相异。这说明晚更新世中晚期柴达木盆地东部地区的植被和现在无法进行比较,气候环境与现在显著不同。     

中更新世气候转型期南海北部和南部的气候变化差异

选取大洋钻探ODP184航次在南海北部采集的1144站为研究材料,通过分析中更新世0.4～1.4Ma期间506个样品中浮游有孔虫氧、碳稳定同位素的变化特征,并与南海南部ODP 1143站和西太平洋暖池ODP 807站的同位素资料进行比较,发现南海北部的氧、碳稳定同位素及其差值的变化响应中更新世气候转型事件,在中更新世距今约0.9Ma之后100ka的偏心率周期明显增强。在中更新世气候转型之前,南海北部、南海南部和赤道西太平洋都呈现出典型的热带气候特征,具有岁差和半岁差的气候周期;转型之后,随着北半球冰盖的进一步扩张,南海北部受东亚冬季风增强的影响而导致温度下降、温跃层变深,但南海南部与赤道西太平洋的温度变化较小且温跃层变浅,说明同属季风区的南海北部和南部对气候变化的响应有所不同。     

δ^13C-δ^18O Covariance： An Effective Indicator of Hydrological Closure for Lakes？

The correlation between theδ~(13)C andδ~(18)O in primary carbonates is affected by several factors such as hydrological balance,total CO_2 concentrations,climatic condition and lake productivity. The influence of these factors on theδ~(13)C-δ~(18)O correlation may be different on different time scales.In this paper,two different-type lakes in southwestern China,Lake Erhai and Lake Chenghai,are selected to investigate the influence of climatic pattern on theδ~(13)C-δ~(18)O correlation and to evaluate the reliability of theδ~(13)C-δ~(18)O covariance as an indicator of hydrological closure.The results show that there exists good correlation between theδ~(13)C andδ~(18)O in Lake Erhai (overflowing open lake) and in Lake Chenghai (closed lake).This suggests that theδ~(13)C-δ~(18)O covariance may be not an effective indicator of hydrological closure for lakes,especially on short time scales.On the one hand,a hydrologically open lake may display covariantδ~(13)C andδ~(18)O as a result of climatic influence.The particular alternate warm-dry and cold-wet climatic pattern in southwestern China may be the principal cause of theδ~(13)C-δ~(18)O covariance in Lake Erhai and Lake Chenghai.On the other hand,a hydrologically closed lake unnecessarily displays covariant trends betweenδ~(13)C andδ~(18)O because of the buffering effect of high CO_2 concentration on theδ~(13)C shift in byper-alkaline lakes.We should be prudent when we use the covariance betweenδ~(13)C andδ~(18)O to judge the hydrological closure of lake.     

回注地下——解决气候变化问题

从地球内部开采石油、煤和天然气来供给我们能量。在这类化石燃料燃烧和释放能量时产生了不需要的二氧化碳气体,这会对全球气候产生影响。可以捕集这种二氧化碳,输送到地下并且封存,这样可从根本上减少温室气体的放出量,有助于缓解气候变化,成为向持久供应能量过渡的关键因素。     

破解全球海洋环境气候模拟难题

当前,全球气候变化与海洋环境变化成为各国关注的热点,如何更加准确地模拟和预测海洋气候变化成为各国科学研究的焦点之一。国家海洋局第一海洋研究所副所长、海洋环境科学和数值模拟重点实验室主任乔方利研究员,在大连召开的北太平洋海洋科学组织第十七届年会上,作了《海浪-环流耦合理论和数值模式发展》的主题报告,引起了400余名国内外与会科学家的巨大反响。乔方利博士带领研究组率先打破常规思维,首次将海浪这一物理过程纳入海洋动力学研究中,进而率先在国际上建立了海浪与环流耦合理论和浪潮流耦合预报模式。该理论和模式是我国近期取得的原始自主创新,处于该领域世界领先水平。