中国黄土和阿拉斯加黄土磁化率气候记录的两种模式探讨

在中国和中欧黄土-古土壤研究中发现的磁化率与成壤作用(或古气候温湿程度)的正相关性已被第四纪科学家广泛认识,并应用于古气候研究中.成壤过程形成的亚铁磁性矿物被认为是古土壤磁化率增加的主要原因;然而,这一模式并不一定适用于其他黄土沉积地区,如阿拉斯加和西伯利亚黄土沉积显示了一个完全相反的磁化率行为,即在黄土层获高磁化率值而在古土壤层获低磁化率.这种相反的关系过去被解释为磁化率反映的是与风动力吹来的亚铁磁性矿物的含量,即与风速或风力大小有关.本研究发现阿拉斯加黄土与古土壤的磁性矿物性质有明显差异,不仅仅是粒径的大小,还有磁性矿物的种类即矿物相的差别.这一证据很难单纯以风力强度的大小来解释,意味着阿拉斯加古土壤的低磁化率至少部分是在成壤过程中亚铁磁性矿物发生改变(如溶解)而造成,表明阿拉斯加黄土和中国黄土的磁化率与古气候记录可能存在两种模式,即氧化和还原条件下的成土模式.黄土磁化率在不同的气候(温度湿度)条件下有着不同的对应关系:在低降水量、高蒸发量的干旱氧化成壤条件下,利于亚铁磁性矿物的生成,其磁化率与古气候的关系呈正相关,如中国和中亚黄土;在高纬高湿的还原成壤条件下,亚铁磁性矿物会被破坏被分解,其磁化率与古气候呈负相关关系,如阿拉斯加黄土.如果成壤条件在氧化和还原之间来回变换,那么就很难找到两者之间的联系.因此,将磁化率应用于古气候的重建时要加倍的小心.     

基于胡杨年轮重建黑河下游近100年春季径流量

在建立近100年来额济纳旗胡杨年轮年表的基础上,将标准年表(STD)的年轮宽度指数与黑河正义峡水文站径流量进行相关分析,结果表明年轮宽度指数与春季径流量负相关最显著,相关系数为-0.642。利用多元线性回归方程,重建了黑河下游(正义峡)近100年来的春季径流量,并用逐一剔除检验法进行了方程稳定性检验。统计检验参数表明估计序列与实测序列较为相近,残差缩减值RE和平均有效系数CE为0.419,乘积平均值t为4.949,符号检验超过95%的置信度,重建方程稳定可信。根据转换函数重建的近100年来春季径流量中,最大春季径流量为93.03m3/s,最小为37.99 m3/s。Morlet小波分析和功率谱周期分析表明,春季径流量存在3.3年的显著周期变化。     

千百年尺度气候快速变化及其数值模拟研究进展

千百年尺度全球气候快速变化是古气候研究中的一个重要内容。研究发现，末次冰期和全新世都存在着千年、百年尺度的快速气候变化，其变化幅度可以达到典型的地质变化或天文因子所造成的冰期/间冰期的气候振荡幅度，同时这些古气候事件具有全球性。对冰期和全新世气候变化的数值模拟揭示了气候系统对地球轨道参数变化的响应以及海洋、植被、冰盖、温室气体等反馈因子的重要性,其中大洋温盐环流对北大西洋淡水注入的敏感性与末次冰期和全新世气候快速变化密切相联。利用中等复杂程度的气候模式（EMIC）CLIMBER 2模拟了末次冰期典型时段（60~20 ka BP）D/O和Heinrich事件以及东亚气候的响应过程。模拟研究揭示了全新世青藏高原冰雪环境对亚洲—非洲季风气候的显著影响。今后的古气候模拟研究将在改进模式分辨率、结合古气候代用资料确定更加符合历史时期边界条件以进一步改善气候模式的基础上,更加注重气候突变机制的研究以及加强全球变化背景下的区域气候的长期变化研究。     

内陆干旱区柴达木盆地苏干湖年纹层的发现及其意义

柴达木盆地北缘苏干湖若干钻孔岩芯发现, 水深大于3.0 m的沉积物均具有裸眼可分辩的由深色层和浅色层组成的纹层层理. 以湖泊中心SG03I孔上部5.5 m具有纹层结构的沉积岩芯为研究对象. 基于沉积物收集装置的现代过程研究发现, 苏干湖夏秋季以浅色的单水方解石为主, 冬半年以深色有机质为主, 现代湖泊能够形成冬半年深色层和夏半年浅色层的纹层沉积. 岩芯中有四种类型的纹层沉积: 单水方解石-有机质纹层、白云石-有机质纹层、碎屑-硅藻(碎屑)纹层与文石-有机质纹层, 均具有季节特征, 属可靠的年纹层, 且顶部纹层计年与210Pb测年结果一致. 根据纹层计年, 年纹层沉积形成于距今2670 a以来. 苏干湖纹层沉积是中国西部干旱区发现的第一个能够确认为是年纹层的湖泊沉积, 4种不同类型的年纹层指示了不同气候类型及其季节差异, 具有重建高分辨率气候变化的重要意义.     

自然地理学中的系统理论

自1950年以来,系统论已经渗入到自然地理学的某些颁域。首先是 Strahler 把 Ludwig Von Ber-tslanffy 的一般开放系统论用于河流系统的研究。随后,Melton 通过应用变量系统理论和相关因子分析理论,对流域系统进行了深入研究;他的自控封闭回路(正负反馈)的应用也是一个突出方面。在海岸过程和海岸地貌研究中,Krumbein 发展了过程—响应系统的基本概念。     

民勤盆地水资源可持续利用对策——2000年民勤水资源利用调查

水资源短缺和生态环境恶化已成为民勤绿洲面临的严重问题。本文在分析民勤盆地水资源特点及开发利用中存在的问题的基础上,本着水资源可持续利用的原则,从加强水资源保护与管理,发展节水农业生产体系,以及开源调水和减少人口等方面,提出了水资源可持续利用途径与措施。     

树轮宽度记录的天山东段近200a干湿变化

利用采自天山东部两处不同地点上下限的西伯利亚落叶松(Larix sibirica Ledb.)树轮样芯,分别建立了树轮宽度年表.经相关普查和响应函数的计算表明,天山东段森林下限的树轮年表与该地区3~6月的降水和气温相关显著,通过定义湿润指数,以树轮宽度为指标,重建了天山东段巴里坤地区近200 a来春季至初夏湿润指数的演变历史,解释方差为42%.统计分析表明,重建的湿润指数序列与邻近气象站的器测资料计算得到的湿润指数序列呈显著的正相关关系.重建序列能较好地反映天山东段近200 a来春季至初夏的干湿变化,在200 a中有6个显著的湿润时段和7个显著的干旱时段.天山东段近200 a来3~6月湿润指数序列的显著周期是11 a,然后依次存在16 a、5 a、8 a、3 a和32 a的稳定周期.     

乌兰布和沙漠的形成与环境变化

在对乌兰布和沙漠进行野外考察的基础上,通过地貌学、沉积学和年代学的研究,为恢复该地区全新世以来沙漠的形成与演化找到了新的证据。乌兰布和沙漠西南部的吉兰泰盐湖周围及沙漠南部丘间低地湖相地层下部风成砂的系统OSL测年结果表明,乌兰布和沙漠的形成年代约在7 ka BP前后。此外,该沙漠腹地众多的干盐湖,大量含有蓝蚬的湖岸堤,以及丘间低地中的湖相地层和植物根系等的存在,证明了沙漠腹地大古湖的存在。乌兰布和沙漠的形成,可以归因于吉兰泰古湖面积的不断缩小和干涸,湖泊周围松散沉积物的风蚀、搬运及选择性堆积过程。     

60ka来腾格里沙漠东南缘风成沉积与沙漠演化

对腾格里沙漠东南缘风成沉积相典型剖面(中卫南山剖面)年代的测定,建立了60 ka以来腾格里沙漠演化的时间序列,并结合各地层粒度组分分析结果认为60 ka以来腾格里沙漠演化共经历了5个阶段。60~20 ka B.P.,腾格里沙漠的范围远没有到达现在的位置;20~10 ka B.P.,沙漠向东南方向大规模扩展,奠定了东南缘现代沙漠环境的格局;8.1~5.2 ka B.P.,沙漠东南部得到固定,沙漠范围缩小;11~8.1ka B.P.与5.2 ka B.P.至现代两阶段和现代沙漠环境接近。     

半干旱区流域水文的景观生态研究与设计:地理信息系统辅助的过程模拟

人类正在面临严重的社会危机和环境危机,而这些危机均与人口的无节制增长及人类过分消耗能量有关。为了缓解或扭转这种危机,除了减缓人口的增长外,必须提高能量使用和土地空间使用的有效性。实现这个目标的根本在于掌握好经济的可计量价值与生态的不可计量价值的平衡。掌握这个平衡的有效手段便是景观生态规划。景观生态规划的关键在于:各类相互冲突的土地利用要在空间上做合理的安排,以致于各利用单元之间的负作用得以避免,生态系统的基本功能得以保存。景观生态规划的目的是寻求最佳土地管理措施。流域土地管理的核心是:保护生态景观,保护生物食物链的健康有序,增加土壤的储水和渗水能力,增加地表水的分散性分布和地下水的有效补给。为了达到这些目标,流域土地的管理和生态价值的恢复必须对人文与自然因子进行细致的调查和统筹地考虑。为了具体地实现这些目标,我们计划对兰州市及其潜在的生态依赖——马衔山/兴隆山进行整体的景观生态调查。建立一个适合于半干旱区的景观生态模式。