亚洲中部干旱半干旱区近100年来的气温变化研究

利用亚洲中部干旱半干旱区1961—2003年共计69个站的气温实测资料,并通过EOF展开的延长插补方法,将研究区的气温序列延长到1901年,进而分析了这一区域近100年来的气温变化。研究表明,该区域气温的一致性变化占主导地位,同时存在东部季风区、中亚、蒙古高原和塔里木干旱区等4个主要温度变化分区,均表现出显著的增暖趋势,其代表站近100年来线性拟合的增温率分别为0.19,0.16,0.23和0.15℃/10a,研究区平均增温率为0.18℃/10a,冬季达0.21℃/10a,远高于北半球、全球和我国的增温率,但与青藏高原增温率相近。除20世纪10年代和50年代外,研究区气温变化主要取决于冬季温度的变化。研究区近100年来的气温变化经历了70年代以前的相对缓慢升温和以后的显著升温过程,且增温率越来越大。亚洲中部干旱半干旱区的气温变化过程与我国东部地区显著不同,没有出现明显的20~40年代暖期,整个升温过程由6次明显的锯齿状的升温-降温变化过程(即20,40,60,80,90年代和本世纪初气温变化过程)构成,升温阶段持续时间较长,幅度较大,而降温阶段时间短,幅度小,但不论升温还是降温过程,其变化幅度均大于我国东部和全球平均。     

不同海拔祁连园柏树轮和叶片δ13C值的变化

测定了不同海拔的祁连园柏(Sabina przewalskii)树轮和叶片δ13C值以及叶片光合色素、可溶性糖和氮含量.结果表明: 树轮δ13C值重于叶片δ13C值, 并且没有明显的海拔趋势; 叶片δ13C值与叶片光合色素含量明显负相关, 但与叶片氮含量和可溶性糖含量没有相关关系; 近50 a来树轮δ13C值越来越低, 尽管不同海拔的树轮δ13C值的下降程度存在差异.叶片和树轮δ13C值的变化可能主要受气孔运动的影响, 近50 a来树轮δ13C值的下降是由于人类活动造成的.     

中亚干旱区第四系黄土和干旱环境研究进展

中亚黄土位于连接欧洲黄土和中国黄土的咽喉地带,黄土地层的古气候记录研究对完整认识地质时期欧亚大陆古气候的演化历史、空间差异和不同时间尺度上的主控因素,深入理解欧亚大陆西风—季风系统的相互作用机制有重要意义。然而,中亚黄土的研究程度与欧洲和中国黄土相比明显偏弱,尤其与中国黄土的对比研究亟待加强。综述了近些年中亚第四系黄土研究的主要进展,基于代表性剖面和中国黄土古气候记录粗框架的对比,讨论了中亚干旱区第四纪以来构造尺度上的干旱化过程,轨道尺度上的干湿变化历史和亚轨道尺度上的干湿变化及其与东亚季风区古气候变化的相位关系。     

阿拉善高原古湖岸堤释光测年与晚第四纪湖面变化

阿拉善高原位于现代西风环流与东亚季风环流过渡带,该地区分布的湖泊对全球性气候变化响应极为敏感,阿拉善高原广泛分布的古湖岸堤为较准确地重建晚第四纪湖泊水位变化提供了良好载体.近年对黑河、石羊河尾闾湖泊以及吉兰泰盐池、雅布赖盆地等地的古湖岸堤的沉积地层以及石英和钾长石释光测年研究,重建了不同区域较高分辨率的末次间冰期以来湖泊时空演化过程.发现早在300 ka以前阿拉善高原就已经形成了高水位湖泊,黑河尾闾额济纳盆地在MIS11或更早、 MIS9、 MIS7、 MIS5和MIS 1形成了高湖面湖泊,高湖面湖泊形成存在100 ka的周期.阿拉善高原在末次间冰期及全新世形成了稳定高湖面湖泊,但间冰期内部湖面波动具有空间差异性,东部区域湖泊高湖面出现在MIS 5e^5c和中全新世,西部湖泊高湖面出现在MIS 5a^5c和晚全新世.湖面变化的空间差异性很可能与冰期-间冰期旋回尺度及间冰期内部东亚夏季风与西风气候系统在阿拉善高原的相互作用密切相关.     

中国3000年疫灾流行的时空特征及其影响因素

疫灾是人类灾害链网中的顶级灾害。利用历史疫灾史料,建立疫灾时间序列,使用历史断面分析、因子相关分析、时间序列分析等方法,对中国过去2720年疫灾流行的时空特征及其影响因素进行研究。结果表明：① 中国疫灾流行的频度和强度有长期上升趋势,温暖期形成疫灾低谷,寒冷期形成疫灾高峰。② 中国疫灾流行总体以夏、秋季为主,但有阶段性差异,15世纪50年代以后,由于疫病种类增多,疫灾频度提高,疫灾的季节性差异逐渐不显著。③ 中国疫灾波动周期主要有620~610 a、320~310 a、230~220 a、170 a、90 a等,它们大都是12 a或11.2 a的倍数,反映了“十二地支”周期的存在和太阳黑子活动对疫灾周期的重大影响。④ 过去近3000年里,中国累积的疫灾广泛度为93.51%,疫灾厚度达16.86层,东南半壁的疫灾比西北半壁的频繁得多、严重得多。⑤ 中国疫灾区域拓展与土地开发同步,疫灾重心变迁受经济重心的牵引,南宋以前由北向南迁移,南宋以后由东向西迁移;外来疫病输入对疫灾分布格局产生重大影响。⑥ 疫灾流行既是自然生态现象,也是社会文化现象,疫灾时空分布变迁反映人地关系变迁,人口稠密区、交通沿线区、都城周边区、自然疫源区、灾害频发区都是疫灾多发区。⑦ 地理环境分异奠定疫灾空间分异,高温、高湿、低海拔地区疫灾易于流行;自然灾害对疫灾具有诱发作用,灾害频繁区也是疫灾频发区,灾害频繁期也是疫灾频繁期;气候变迁影响疫灾波动,寒冷期疫灾多发,温暖期疫灾少发;人口增加带来的土地开发和人地关系紧张,加剧疫灾的流行;疫灾与战争如影随形,战乱频繁期也是疫灾频繁期。     

亚洲中部干旱区丝绸之路沿线环境演化与东西方文化交流

基于环境记录、考古发现,以及同位素资料,对亚洲中部干旱区丝绸之路沿线的全新世以来的环境变化和东西方文化交流进行了梳理。结果表明,研究区独特的地理环境和环境变化过程,深刻地影响着文化的发展和传播。河西走廊受季风影响,表现出季风—西风过渡带干湿变化的模式,晚全新世气候趋向干旱;从新疆到中亚的丝绸之路沿线的环境变化比较一致：在早全新世（BC 6000以前）主要为干旱环境,植被以荒漠类型占优势;中晚全新世,湿润程度增加,草原植被扩展。新疆和中亚全新世中晚期较为湿润的环境为东西文化交流提供了较适宜的环境基础。得益于环境条件的改善,东西方文化交流融合的进程在BC 2000以后明显加速。在BC 2500-2000期间,东西方农业文化在丝绸之路沿线接触融合,是史前丝绸之路的首次贯通;在BC 2000-1000期间,丝绸之路沿线绿洲地带形成了以小麦—/大麦—粟黍—畜牧为特征的混合型经济特征,并扩散到欧亚草原带,和周围的畜牧业形成鲜明的对照,并持续到历史时期。这种空间分异,是地理环境和东西方文化交流共同作用的结果。在史前时期,东西方农业的相向传播和融合,基本沿着山前地带的绿洲蛙跳式前进。到了历史时期,政治版图的变化是影响丝绸之路的首要因素,但环境变化仍然是不可忽略的因素。     

新疆博斯腾湖全新世沉积磁性矿物组成与沉积环境探讨北大核心CSCD

中国西北干旱区湖泊沉积物存在磁性矿物种类复杂和磁化率普遍偏低等问题,使得利用环境磁学手段重建古环境、古气候的方法受到了限制。选择新疆博斯腾湖BST12B钻孔顶部岩芯(深度0~2.5 m)不同沉积相的代表性样品,进行载磁性矿物富集,并将原样品和富集获得的样品分别做XRD(X荧光衍射)岩石矿物检测。结果显示,所有湖相样品中均有黄铁矿和磁铁矿检出,而没有磁黄铁矿和针铁矿检出,说明博斯腾湖全新世湖相沉积物的主要磁性矿物是磁铁矿,并含有少量黄铁矿;富集获得的样品中粘土矿物(如绿泥石等)含量明显增加,石英、长石和方解石含量降低,富集后的残留样品的磁化率大幅度降低,说明粘土矿物对干旱区湖泊沉积物的磁学贡献不容忽视。结合沉积物粒度、色度、硫元素含量以及沉积物磁性矿物的组合特征推断,黄铁矿可以作为湖泊高水位的指示矿物种类,因而具有重建湖泊古水位变化的潜力,并应用到博斯腾湖的全新世湖泊环境重建,发现博斯腾湖BST12B钻孔位置早全新世为接近氧化环境的浅湖相环境,而中晚全新世为深湖相沉积环境并存在一个浅水的湖滨相沉积环境。研究结果说明,利用载磁性矿物富集的方法对干旱区湖泊沉积物中所含磁性矿物进行富集后检测是开展干旱区湖泊环境磁学研究的可行手段,对研究湖泊环境变化具有重要意义。     

末次冰盛期时吉兰泰盐湖的湖泊状态与古气候特征

通过现代季风边缘区的吉兰泰盐湖钻孔JLT11-A孔沉积岩芯的矿物分析,结合地层盘星藻的含量探讨末次冰盛期(LGM)时湖泊的状态和古气候特征。结果显示:在LGM时吉兰泰湖泊沉积矿物主要是石英、长石为主的碎屑岩沉积,含量在85%左右,显示出陆源碎屑矿物的高输入状态,可能指示区域寒冷干旱的环境;其次是以方解石为主的碳酸盐的沉积,含量约为10%;氯化物为主的石盐类矿物一般不足5%,但持续存在,指示湖泊仍然有较高的盐度,因此地层中的淡水藻类盘星藻可能是由河流输入。由于陆源碎屑矿物输入强烈,矿物组合可能难以直接指示吉兰泰盐湖湖水状态。区域的干冷的气候与大多数的古气候记录一致,而与新疆西部的冷湿的环境不同。对比邻近区域的古气候研究结果发现,本区域在LGM时段夏季降水相对于冰消期偏多,而相对于MIS3阶段晚期偏少,整体夏季风减弱。吉兰泰盐湖末次冰盛期到末次冰消期以来矿物组合的变化表明,湖泊环境可能受到夏季太阳辐射、全球与区域温度变化以及夏季风强弱变化的影响。     

青海南部高原近450年来春季最高气温序列及其时变特征

根据采自青海南部高原曲麻莱、治多地区的圆柏树轮样芯建立的树木年轮年表,重建了近450年来高原春季（4～6月）的最高气温序列。采用多窗谱分析、小波分析和Yamamoto突变检测分析等方法综合研究了重建的高原春季最高气温序列的准周期性及多尺度突变特征。结果显示,青海南部高原地区春季最高气温的变化存在较明显的31～54年低频和2～4年高频准周期波动特征。在30～54年时间尺度上,青海南部高原春季最高气温变化经历了1622～1639年、1798～1816年、1896～1913年和1933～1951年的偏冷期以及1684～1703年、1779～1797年、1817～1835年和1914～1932年的偏暖期。分析还发现,青南高原地区春季最高气温在冷暖期的转换过程中存在着较明显突变现象,在30～40年时间尺度上,T_m序列在1610年、1668年、1816年、1915年和1934年前后的突变是明显的。交叉相关分析显示,在滞后7.5年左右,青海南部高原春季最高气温波动与太阳黑子周期长度的变化呈显著负相关。     

中纬度亚洲现代间冰期气候变化的“西风模式”讨论

中纬度亚洲地区存在主要受季风环流影响的东南部湿润地区(简称季风区)和主要受西风环流控制的内陆干旱区(包括青藏高原北部高寒干旱区,简称西风区)。根据对近年来新发表的气候变化记录证据梳理总结,发现西风区在中—晚全新世气候湿润,与亚洲季风在早—中全新世强盛的格局显著不同。过去千年的西风区中世纪暖期干旱,而小冰期相对湿润,与此相对,万象洞石笋氧同位素记录则显示季风降水在中世纪暖期时整体处于高值,在小冰期处于低值段。在近百年,尤其是近50a,西北干旱区湿度增加,而季风影响范围内的西北东部和华北等地变得更干。不仅如此,在分属西风和季风影响区的青藏高原北部和南部,年代际—百年尺度上降水变化也表现出反相位关系。据此我们提出,亚洲中部西风带控制区在现代间冰期从数千年到年代际的各个时间尺度上均存在不同于季风区的湿度(降水)变化模式,称之为现代间冰期气候变化的西风模式。