东亚冬季风及其影响的进一步研究I.东亚冬季风变化及异常的特征

东亚冬季风是北半球冬季最活跃的大气环流系统,其活动有重要影响,其向南爆发可以越过赤道对澳大利亚夏季风起作用。但相对夏季风,人们对东亚冬季风的研究一直较少。作者首先利用Hadley中心近百年的北半球海平面气压场资料,改进提出了一个能更好表征东亚冬季风强度的指数,进一步分析研究了东亚冬季风的年际和年代际变化及其异常特征。其结果表明,东亚冬季风不仅存在着明显的年际变化,主要有准两年的振荡周期和5～7年左右的周期,还存在周期为25～30年左右以及周期为十几年的年代际变化。利用NCEP/NCAR再分析资料,采用相关分析、合成分析的方法,还系统研究了东亚冬季风异常时的大气环流特征。对比分析表明,对应强、弱东亚冬季风,大尺度环流系统(蒙古高压、阿留申低压、500 hPa位势高度场等)的变化特征基本上呈反相分布;并且在强、弱东亚冬季风年,赤道地区的Hadley环流和Walker环流也出现基本反相的异常分布特征;而且赤道西太平洋有西(东)风异常出现,菲律宾以东有异常气旋(反气旋)性环流。在对异常东亚冬季风诊断分析的基础上,用一个大气环流模式（GCM）模拟了异常东亚冬季风的活动。通过对数值模拟结果的强、弱东亚冬季风进行对比分析发现,在强、弱东亚冬季风时,北半球中高纬度大气环流的结构会出现明显的变化和调整;同时,热带地区大气环流也有显著的差异。数值模拟和资料分析结果有较好的一致性,从而进一步揭示了东亚冬季风的变化和异常特征。     

一个海气耦合模式对东亚夏季气候预测潜力的评估

利用一个具有较高分辨率的海气耦合模式SINTEX-F(Scale Interaction Experiment-Frontier Research Center for Global Change coupled GCM)的多年回报结果,评估了该海气耦合模式对东亚区域,尤其是中国地区气候异常的预测潜力.与观测实况的比较结果表明:SINTEX-F模式对夏季降水、500 hPa高度场和地表气温都有一定的预测技巧,但是相比而言降水与高度场的回报技巧要高于地表气温;而且耦合模式对东亚地区气候异常的主要空间分布和年际变化特征也有较好的预测潜力,对500 hPa高度场效果较好;对降水异常的年际变化也有一定的预测潜力,尤其是我国中部地区效果较好,但是模式预测的降水异常的幅值较观测相对偏弱;此外对我国西部的极端气候也有一定的预测潜力.     

亚洲季风降水的多模式模拟结果分析

利用参加政府间气候变化委员会(IPCC)第四次评估报告(AR4)的多个大气模式(包括中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室新发展的全球格点大气模式GAMIL)的AMIP-II(大气模式比较计划-II)积分的集合平均结果(MMEA),研究了当前大气模式对亚洲季风降水的平均模拟能力,同时也评估了GAMIL的模拟水平。对多年平均冬夏季降水的模拟研究发现:MMEA和GAMIL对冬季降水的模拟好于夏季。与以往的结果相比,MMEA对夏季印度洋和西太平洋地区降水的模拟改进不明显;部分模式能够模拟出夏季东亚副热带地区从中国东海到中太平洋的带状梅雨降水,但大部分模式的模拟强度还不够。可以看出GAMIL除了冬季印度洋和夏季菲律宾模拟的降水稍弱外,与MMEA的结果很接近。降水场的误差与环流场的误差对应。此外,作者还研究了降水的年际变化和季风爆发撤退过程的模拟能力。MMEA与观测在印度季风区降水的相关系数不如在东亚热带和东亚副热带季风区的好。各模式冬季的相关系数一般好于夏季,特别是东亚热带季风区冬季的相关系数普遍较高,而印度季风区夏季的相关系数普遍较低。MMEA对标准差的模拟并不总比单个模式的好。各个模式对东亚热带季风区冬季的降水距平同号率和降水距平百分率模拟得最好。季风爆发、撤退时降水推移的模拟也还有待于进一步提高。     

Temperature changes on the Tibetan Plateau during the past 600 years inferred from ice cores and tree rings

The climatological signal of δ¹⁸O variations preserved in ice cores recovered from Puruogangri ice field in the central Tibetan Plateau (TP) was calibrated with regional meteorological data for the past 50 years. For the period AD 1860–2000, 5-yearly averaged ice core δ¹⁸O and a summer temperature reconstruction derived from pollen data from the same ice core were compared. The statistical results provide compelling evidence that Puruogangri ice core δ¹⁸O variations represent summer temperature changes for the central TP, and hence regional temperature history during the past 600 years was revealed. A comparison of Puruogangri ice core δ¹⁸О with several other temperature reconstructions shows that broad-scale climate anomalies since the Little Ice Age occurred synchronously across the eastern and southern TP, and the Himalayas. Common cold periods were identified in the 15th century, 1625–1645 AD, 1660–1700 AD, 1725–1775 AD, 1795–1830 AD, 1850–1870 AD, 1890–1920 AD, 1940–1950 AD, and 1975–1985 AD. The period 1725–1775 AD was one of the most prolonged cool periods during the past 400 years and corresponded to maximum Little Ice Age glacier advance of monsoonal temperate glaciers of the TP.     

Luminescence-dated aeolian deposits of late Quaternary age in the southern Tibetan Plateau and their implications for landscape history

Aeolian deposits are widely distributed in the interior of the Tibetan Plateau, and their chronology is poorly known. It is not yet clear whether they accumulated only after the last deglaciation, or over a longer time. We applied quartz OSL dating to aeolian samples from the Lhasa area with OSL ages ranging from 2.9 ± 0.2 to at least 118 ± 11 ka. The probability density frequency (PDF) distribution of 24 ages reveals age clusters at about 3, 8, 16–21, 33, and 79–83 ka, indicating enhanced sediment accumulation then. The results show that aeolian deposition occurred throughout most of the last 100 ka. This implies that: 1) an ice sheet covering the whole Tibetan Plateau during the last glacial maximum (LGM) could not have existed; and 2) erosion during the last deglaciation was not as strong as previously proposed, such that not all pre-Holocene loess was removed. The age distribution shown in the PDF indicates that aeolian accumulation is episodic. Sand-formation events revealed by age clusters at 3, 8, and 16–21 ka imply roughly synchronous environmental responses to corresponding global-scale arid events.     

Quantitative climate and vegetation trends since the late glacial on the northeastern Tibetan Plateau deduced from Koucha Lake pollen spectra

Quantitative information on vegetation and climate history from the late glacial-Holocene on the Tibetan Plateau is extremely rare. Here, we present palynological results of a 4.30-m-long sediment record collected from Koucha Lake in the Bayan Har Mountains, northeastern Tibetan Plateau. Vegetation change has been traced by biomisation, ordination of pollen data, and calculation of pollen ratios. The application of a pollen-climate calibration set from the eastern Tibetan Plateau to Koucha Lake pollen spectra yielded quantitative climate information. The area was covered by alpine desert/steppe, characteristic of a cold and dry climate (with 50% less precipitation than today) between 16,700 and 14,600 cal yr BP. Steppe vegetation, warm (∼ 1°C higher than today) and wet conditions prevailed between 14,600 and 6600 cal yr BP. These findings contradict evidence from other monsoon-influenced areas of Asia, where the early Holocene is thought to have been moist. Low effective moisture on the northeastern Tibetan Plateau was likely due to high temperature and evaporation, even though precipitation levels may have been similar to present-day values. The vegetation changed to tundra around 6600 cal yr BP, indicating that wet and cool climate conditions occurred on the northeastern Tibetan Plateau during the second half of the Holocene.     

西藏西部与班公湖特提斯洋盆俯冲相关的火成岩年代学和地球化学

对青藏高原西北部班公湖缝合带开展了野外地质调查,初步查明区内缝合带至少包含日土和狮泉河-改则两条蛇绿岩带。在两条蛇绿岩带北侧发现各有两期岛弧型岩浆岩发育,且形成时间严格对应。岩石地球化学分析表明,班公湖缝合带岛弧型岩浆岩的共同特征是富集大离子不相容元素Rb、Th、K和Pb;强烈亏损高场强元素Nb、Ta和Ti;Ba在微量元素蛛网图中总是相对亏损,这些特征说明班公湖地区存在两条俯冲带。从演化序列看,俯冲初期岩石属中钾钙碱性系列,之后岛弧岩浆作用向高钾钙碱性系列演变。锆石U—PbLA—ICPMS定年结果表明,北面的日土俯冲带洋壳俯冲从辉长岩墙开始,时代为（165．5±1．9）Ma（MSWD=1．16）,在159Ma时岛弧岩浆作用规模增大,形成小型的花岗岩基;南面的狮泉河-改则俯冲带一开始俯冲（（166．4±2．0）Ma,MSWD=3．0）就有较大规模的石英闪长岩体侵入,之后岩浆作用减弱,到159．4Ma时只有一些小体积的花岗斑岩和闪长玢岩侵入。根据岛弧岩浆作用规模,认为班公湖中特提斯洋盆的俯冲一开始是以狮泉河俯冲带为主,之后狮泉河俯冲带的俯冲作用逐渐减弱。到晚侏罗世初（159Ma）北面的日土俯冲带成为洋壳俯冲的主体。鉴于两条岛弧火成岩带在空间配置上都位于由基性-超基性岩构成的蛇绿岩带北侧,地球化学上显示陆缘弧特征,因此,认为班公湖中特提斯洋盆应该是在中侏罗世晚期（约166Ma）沿日土和狮泉河两条俯冲带同时向北俯冲,构造属性上可能不是一个统一的大洋,而是包含了多个局限性洋盆。     

中亚地区中生代以来的地貌巨变与岩石圈动力学

中亚地区的地貌自中生代以来发生过两次巨变：一次是青藏高原的隆起,另一次是中生代中国东部高原及其西侧共存的中亚准平原的兴衰。青藏高原的隆起引起了全球气候和中亚环境的巨变。对此,自80年代以来开展的国际合作已经在地质学和地球物理学等研究领域取得了丰硕的成果。不过,在解释高原隆升-气候变化-剥蚀作用的相互关系方面仍存歧见。相比之下,中亚地区中生代的地貌巨变尚属新的研究课题。人们认识到,中亚地区在中侏罗世至新近纪曾存在一个准平原,而在中国东部则存在一个中生代高原。这一中生代地貌巨变引发出许多新的思考,如：为什么这一中生代准平原能保存长达150 Ma？中国东部高原是怎样形成的,又是怎样消失的？这两次地貌巨变及其相关的岩石圈动力学将是“TOPO?CENTRAL?ASIA”这一国际岩石圈计划项目的研究主题。     

青藏高原大型走滑断裂带晚新生代构造地貌生长及水系响应

大型走滑断裂带对调节印度板块和亚洲板块碰撞后产生的陆内构造变形和地貌生长起着非常重要作用。本文分析了沿青藏高原北缘主要大型左旋走滑断裂带：东昆仑、康西瓦和鲜水河-小江断裂带发育的错断地质体、大型错断水系或水系拐弯等新构造地貌特征,表明这些大型走滑断裂带在晚新生代以来发生了大规模的左旋走滑运动：前新生代地质体错位距离为80～120 km,大型水系累积的位移量可达80～90 km。根据这些走滑断裂带的长期走滑速率为8～12 mm/a,估算上述大型走滑断裂带的左旋走滑运动开始于中新世晚期：东昆仑和康西瓦断裂带左旋走滑运动开始于10±2 Ma; 鲜水河-小江断裂带甘孜-玉树段的左旋走滑运动的开始时间约为8～115 Ma。同样,如果大型水系的沿断裂带出现的大型错位或拐弯能够代表断裂带累积错位的上限,表明发源于青藏高原的黄河、金沙江、喀拉喀什河和玉龙喀什河等一级水系上游大致开始形成于9～7 Ma±。西昆仑山前盆地中河流相沉积的最早响应时间为8～6 Ma,与喀拉喀什河和玉龙喀什河等西昆仑山地区一级水系的形成时间基本一致,表明这些大型水系初始形成时间与左旋走滑构造运动的开始时间准同时。这表明中新世中晚期青藏高原构造演化发生了重要转变。     

柴达木盆地西部地区断裂类型及油气勘探意义

为研究柴西地区油气成藏及其与青藏高原隆升的关系,我们借助生长断层定性和定量分析,总结出该区断裂在演化上总体可归纳为两个主要形成时期和4种表现形式：早期形成时期(E1＋2?N),中生代以来开始活动,多数终止于下油砂山组末(约14.9 Ma); 晚期形成时期(N?Q),上油砂山组开始活动,狮子沟组(约8.2 Ma)以来活动尤为剧烈,持续至今。在形式上主要表现为限于下或上构造层的生长断层; 贯穿下、上构造层的生长断层和后期断层4类。柴西地区的这种断裂构造特征,与青藏高原的分阶段隆升相对应,控制着该区的油气运移、成藏、保存及改造,对我们在柴西地区的油气勘探工作具有重大意义。