东海北部泥质区敏感粒度组分对东亚季风演变的响应

运用粒级-标准偏差方法对FJ04孔146 cm以上部分进行敏感粒度组分分析与提取,证明选取的敏感粒度组分是本区重要的环境替代性指标,其平均粒径的变化可以用来指示东亚季风的强弱.获得了东海北部泥质区3 kaBP以来东亚冬季风强度的演化过程,结果表明东亚季风经历了两个主要的演变阶段:①3～1.15 kaBP为东亚冬季风较弱,中等程度波动阶段,期间也存在几次冬季风加强期;②1.15 kaBP到现代为东亚冬季风强盛、高频率波动阶段.1.15 kaBP是一个明显的转折点,此外,3 kaBP来敏感粒度组分平均粒级的变化还记录了11次冬季风增强事件,与全球其他地区的气候记录具有极好的对应关系,但在不同的地区的响应程度不同,说明气候变化存在全球一致性和区域响应的特殊性.     

对数比变换在因子分析法提取东亚冬季风敏感粒级中的应用——以南黄海中部泥质区H07孔为例

利用经典统计学分析等传统方法提取东亚季风敏感粒级时,往往因忽视了成分数据的闭合效应而造成对分析结果的误读,所确定的季风替代指标与已有指标的对应效果也不甚理想。以南黄海中部泥质区H07岩心为例,尝试对原始粒度数据做中心化对数比变换以消除闭合效应,再通过因子分析法从中提取出东亚冬季风敏感粒级,进而提出将F2因子得分值作为东亚冬季风强度的替代指标。结合AMS14 C年代数据,重建了近6 200aBP来的东亚冬季风演化历史,并将其划分为5个阶段:(1)6.2~4.99kaBP,高水平强烈波动期;(2)4.99~3.66kaBP,高水平小幅波动期;(3)3.66~0.87kaBP,低水平亚稳定期;(4)0.87~0.14kaBP,持续增强期;(5)0.14kaBP至今,大幅减弱期。所提取的替代指标与其他气候指标有很好的对应,证明将中心化对数比变换引入到季风敏感粒级的提取过程中是可行的,能有效地揭示出更接近于真实的中国东部地区东亚冬季风演化历史。     

近4400a南海北部陆架沉积物的东亚季风记录

对位于海南岛南部陆架的S20孔沉积物进行了岩性、AMS14C年代、粒度和微量元素分析,提取了东亚季风演化的代用指标,初步探讨了该沉积区蕴含的亚洲季风演化信息。结果表明,近4 400 a以来,S20孔研究区受相对稳定的水动力条件控制。主要富集于相对粗粒和细粒物质的Zr/Rb陆源元素比值和19μm细粒敏感粒度组分平均粒径可以作为冬季沿岸流和东亚冬季风强度的代用指标。二者与东海内陆架PC-6孔以及南海17940孔海水表层温度变化表现出良好的相似性,说明中国东南部不同地区季风代用指标揭示出的东亚冬季风演化具有一致性。因此,相对于陆地和深海而言,南海陆架区沉积物中同样蕴含着丰富的季风演化信息,后续高分辨率研究工作亟待开展。     

近3000a来东亚冬季风变化在南海北部陆架泥质区的记录

通过对位于南海北部陆架泥质区ZJ2孔进行AMS14C测试和粒度分析,从中提取出了对沉积环境敏感的粒度组分进行了研究,结果表明:该敏感组分的粒级含量和平均粒径变化主要受东亚冬季风的强弱变化制约。根据该粒度指标,发现近3 000a以来东亚冬季风存在8次增强的记录,与格陵兰冰芯的记录有着较好的一致性,且在其他不同区域亦能找到相对应的气候变化证据,揭示了全球气候变化的区域性响应。     

山东半岛泥质区沉积物敏感粒级分析及其环境意义

基于山东半岛泥质区附近四根岩芯沉积物样品的高分辨率取样(1cm)粒度测试分析资料,分析了粒度频率曲线、粒度参数及其粒度组成特点,采用粒级-标准偏差法提取了沉积物的敏感性粒级,并探讨了研究区沉积物的搬运机制及对东亚冬季风强度的响应。结果表明:山东半岛泥质区沉积物以粉砂为主,砂和粘土的含量变化差异较大,粉砂含量变化较小,主要以跃移加悬浮组分为主。发育了大致相同的三个粒级组分,分别是粒组1(1.24μm)、粒组2(1.24~20.45μm)和粒组3(28.84~136.47μm),同时提取出粒组3(28.84~136.47μm)为研究区岩芯的敏感粒级,可以作为山东半岛泥质区的环境替代指标。测年数据和环境代用指标分析表明,敏感粒级平均粒径波动的程度可以反映东亚季风强弱变化,同时百年尺度中,北太平洋涛动和东亚冬季风与研究区沉积环境存在着紧密的联系,东亚冬季风较强时,岩心敏感粒级平均粒径呈现粗化趋势,同时与NPO指数呈现相反趋势,应用敏感粒级粒径波动来指示气候变化具有极其重要的意义。     

东海内陆架泥质区中全新世环境敏感粒度组分的地质意义

尝试恢复了中全新世东亚冬季风表现出的太阳活动以及ENSO周期变化。通过对东海内陆架泥质沉积区EC2005孔进行粒度分析以及AMS碳-14测年,对高分辨率敏感粒度资料揭示的中全新世近700a(距今5.2~5.9ka)东亚冬季风记录与GRIP冰心氧同位素记录的气候变化进行了对比,良好的对应关系说明,东亚冬季风变化与格陵兰冰心揭示的古气候变化有某种内在联系,期间东亚冬季风的增强得到了良好的区域性响应,同时又具有全球性背景。中全新世东亚冬季风具有明显的周期变化,主要表现为62,11a的太阳活动周期以及与现代ENSO周期相似的6,5a周期。东海内陆架EC2005孔泥质沉积物揭示的中全新世东亚冬季风变化与格陵兰冰心氧同位素记录的良好对应说明两者有相似的发生机制,可能是太阳活动以及古ENSO对全球气候系统的影响所致。     

青岛近岸泥质区敏感粒级组分及对沉积记录的指示

通过对青岛南部近岸泥质区3个岩心(Z14、Z16、QDZ03)进行粒度分析和AMS14 C年龄测试,研究了沉积物粒度组成并提取了敏感粒级,探讨了敏感粒级的搬运机制及其环境指示意义。研究表明:研究区岩心沉积物以粉砂和黏土质粉砂为主,包含3个敏感粒级(敏感粒级1、敏感粒级2、敏感粒级3),分别对应粒度细端组分、中端组分和粗端组分,以悬浮和跳跃搬运为主,少量以滚动、推移方式搬运;沉积物主要受沿岸流输运的影响,粒度组分自东北向西南逐渐变细,反映了水动力条件自东北向西南逐渐减弱的趋势;其中,敏感粒级2对东亚冬季风增强事件具有较好的反映:利用QDZ03孔上部3.94m岩心沉积物敏感粒级获得了近3ka以来5个明显的东亚冬季风增强事件(230~370、1 050~1 180、1 400~1 550、1 850~1 950和2 250~2 350aBP),对古气候记录具有较好的指示作用。     

近60年来南黄海沉积物高分辨率敏感粒级对东亚冬季风的响应

对南黄海中部泥质区F306柱状样的沉积物进行分析,运用粒径—标准偏差法,得出该孔敏感粒级组分为23.10~65.30μm(5.44Φ~3.94Φ),其粒级的含量15.6%~22.3%,平均粒径38.5~41.4μm(4.70Φ~4.59Φ),证明敏感粒级可以作为东亚冬季风的高分辨率替代指标,进一步阐明了敏感粒级作为东亚冬季风替代指标在更高分辨率上的可行性。根据敏感粒级沉积记录,在1950—1986年期间,将东亚冬季风分为强—弱—强3个阶段,指示了该阶段东亚冬季风存在近10年的周期。1986/1987为近60多年来东亚冬季风由强变弱的转折点,与东亚气候变化具有较好的对应关系,首次在中国东部海域中记录了此逆转事件,认为1986年后沉积物敏感粒级的变粗可能与长江物源变粗、东亚冬季风的减弱以及夏季风增强有关。     

8 ka来东海内陆架泥质区高分辨率沉积记录对东亚冬季风的响应

依据东海内陆架泥质区D03钻孔岩芯沉积物高分辨率粒度分析结果，筛选了对东亚冬季风有良好显示的敏感粒级，结合高精度年代框架，揭示了近8 ka以来东亚冬季风波动在泥质区的沉积记录，包括11个千年尺度的气候波动事件和5.4～4.9、1.8 kaBP以来的百年尺度的快速气候波动。与石笋、冰芯和泥炭的氧同位素曲线对比发现，东亚冬季风增强与世界范围的“8.2 ka”、“4.9 ka”、“3.8 ka”、“1.4 ka”和小冰期事件均有良好的对应关系，建立了全新世东亚冬季风增强与气候变冷事件的内在联系。8 ka以来东亚冬季风的演化大致可以分为3个阶段，即8.2～4.8 kaBP中高频波动期、4.8～1.8 kaBP波动较弱稳定期和1.8 kaBP以来的高频波动期。     

晚全新世东亚季风高分辨率沉积记录:来自东海内陆架泥质区的证据

对位于东海内陆架泥质区的MZ05孔浅钻岩芯进行粒度、常微量元素、AMS~(14)C测年分析,获得2.90-1.80ka B.P.期间粒度和常微量元素随时间变化的高分辨率曲线。综合分析MZ05孔地球化学元素比值(CIA,Rb/Sr)曲线发现沉积物源区的化学风化强度变化可以分为3个阶段:2.90-2.70ka B.P.的增强期,2.64-2.35ka B.P.的减弱期和2.35-1.80ka B.P.的较弱期,反映该段时间内东亚夏季风的强弱变化。MZ05孔的沉积物敏感粒级(1.2～22.1μm)平均粒径指示晚全新世东亚冬季风波动频繁,呈现出3个各具特点的阶段:2.90-2.65ka B.P.属于中等频率波动的冬季风强盛期;2.64ka B.P.左右东亚冬季风由强转弱,2.60-2.35ka B.P.冬季风先减弱后增强;2.35-1.82ka B.P.为相对稳定的冬季风弱期。东亚冬季风的演化趋势在其他气候记录中也发现相应的降温证据,揭示全球气候变化的区域性响应。研究同时发现晚全新世研究区东亚冬、夏季风在百年尺度上呈现反相位关系。     

东亚和东南亚第四系时间界面的建议

在东亚和东南亚第四系对比中,有关的几条界限,本文建议如后。采用Globorotalia truncatulinoides的初现位作为本区海相第四系的下界,其位置大致在古地磁Olduvai亚时的下界,时间约为距今1.9Ma。在南中国海、东海及沿岸地区,发现了以G.truncatulinoides的初现位为代表的一系列有意义的生物事件,如Pulleniatina finalis的初现位,Globigerinoides obliquus和Globoquadrina altispira的灭绝位,以及Globorotalia menardii和Pulleniatina obliquloculata壳体旋向的变化。此界限在东亚和东南亚也是相当稳定的。在陆相地层中,以泥河湾组为代表,狭义的泥河湾动物群(相当于晚维拉方动物群)所在地层的底界,其古地磁位置为Olduvai亚时的底界。以此作为陆相第四系的下界,与上述海相第四系底界一致。 以古地磁布容/松山界线作为中更新世和早更新世的界限,其年代为0.73MaB.P.。中国中更新世的标准地层周口店组,其底界恰为布容/松山的转换面,北京猿人的年代为0.60—0.23MaB.P.。在洛川黄土剖面上,布容/松山界线为古土壤S_7的底界。雷琼地区中更新统下部的北海组的底界也是布容/松山界线,所产的玻璃陨石的裂变径迹年龄为0.687—0.733MaB.P.。在黄海,布容/松山界线是第Ⅶ海侵层的顶界。通过岩石地层标志,以及动物群、古人     

东海黑潮强度与东亚冬季风关系的分析研究

利用卫星高度计资料和再分析资料,本文分析研究了东海黑潮强度与东亚冬季风的关系,并初步探讨了二者相互作用的可能机制。结果表明,位置相近的断面,其流强变化具有相似的特征;在年际尺度上,冬季风与东海黑潮存在相互作用。当冬季风偏强,将削弱次年2-4月SC、SD断面的流强,弱冬季风年的情况相反。冬季风对流强影响的动力过程主要通过改变Ekman输送来实现;热力过程则表现为强（弱）冬季风增大（减少）了黑潮向大气释放的热通量,从而削弱（增强）流强,这一过程主要为冬季风对黑潮的影响。当冬季风偏强时,次年10-12月黑潮中下游流强偏弱,弱冬季风年的情况相反。这一过程与2-4月情况不同,其热力过程主要表现为黑潮对冬季风的影响。强冬季风通过准两年振荡对次年冬季的黑潮流强产生影响,由此构成了一个包含海洋和大气耦合过程的正反馈机制。黑潮流域的海气相互作用过程可能受冬季风和黑潮流强相对强弱的调制,海洋过程和大气过程主导一方的转换中存在一个“临界值”。     

48ka以来日本海Ulleung海盆南部的海洋沉积环境演化

晚第四纪以来伴随底层水含氧量的剧烈变化,浅色和深色沉积层的交替出现是日本海半远洋沉积物的主要特征。沉积特征分析表明,日本海Ulleung海盆南部KCES1孔的沉积物具有四种不同的沉积构造:均质、纹层、纹层状和混杂构造。深色沉积层一般具有纹层和纹层状构造,并且与我国内陆的千年尺度东亚夏季风强弱变化记录有很好的对应关系,表明纹层沉积物也具有千年尺度的变化规律,从而进一步说明了冰川性海平面变化和东亚夏季风波动应该是Ulleung海盆南部底层水溶解氧含量变化的主要原因。在暖期,在东亚夏季风降水相对增强的影响下,低温、低盐的东海沿岸水对日本海表层水体的贡献要大于对马暖流的贡献,日本海水体间的交换减弱,最终造成缺氧的海底沉积环境。在冷期,夏季风强度的减弱(冬季风增强)加快了日本海西北部深层水的生成,Ulleung海盆南部的底层水含氧量高,相应地沉积了具均质构造的浅色沉积物;在末次盛冰期最低海平面时,日本海成为一个封闭的海盆,降雨量高于蒸发量,水体出现分层,底层水处于停滞缺氧状态。自距今17.5 ka(日历年,下同)以来底层水含氧量较高,对马暖流逐渐成为影响日本海海洋沉积环境的主要因素。Ulleung海盆南部底层水的含氧量在YD期间有一定程度的降低,东海沿岸水的短暂强盛制约了深层水的流通。自距今10.5 ka以来对马暖流强盛,日本海海底处于富氧的沉积环境。     

北太平洋涛动和东亚冬季风对ENSO影响差异分析

北太平洋涛动(NPO)和东亚冬季风(EAWM)二者是热带外重要的气候系统,不仅对我国甚至对整个东亚气候都有重要影响,对厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响也越发受到关注。本研究利用HadISST海温资料以及美国国家环境预报中心(NCEP)月平均气象场再分析资料,采用相关回归等统计方法分析研究了冬季NPO和EAWM对次年冬季ENSO发生、发展影响的差异,并分析了产生差异的可能原因。结果表明,冬季NPO和EAWM对次年冬季ENSO的影响无论是从相关性大小还是触发的ENSO强度上来说都存在明显的差异;进一步分析冬季NPO和EAWM回归的海表面温度(SST)场相关的降水和风场的季节演化特征发现:在热带太平洋区域,冬季NPO和EAWM通过激发赤道西太平洋区域西风和降水异常建立起了相应的海气正反馈机制,而这种正反馈机制在强度和位置上的不同,造成了对ENSO影响的差异。冬季NPO和EAWM年代际变化上的差异可能是另一原因。     

东亚夏季低层大气环流对东海及其邻近海域海温异常响应的数值试验

利用NCEP/NCAR的再分析资料、全球海温资料(OISST)及区域气候模式(RegCM3)研究了东亚夏季低层(925hPa)大气环流对东海及其邻近海域热力异常的响应.结果表明,夏季,当东海及其邻近海域的海温升高0.5和1.0℃时,在中国东部和东海及其邻近海域上空均会出现一个异常的气旋性环流,而且海温越高,气旋性环流越明显,并在海面上空形成辐合中心;反之,当东海及其邻近海域海温降低时,中国东部和东海及其邻近海域上空将出现一个异常的反气旋性环流,并在海面上空形成辐散中心.东海及其邻近海域夏季海温的异常可通过热力作用影响低层大气的辐合(散)和垂向运动,并影响局地低层大气和上层海洋的相互作用,从而使得东亚大气环流发生改变,进而可能对中国大陆东部气候和近海环境的变化产生重要作用.     

东太平洋海隆(EPR)13°N热液区附近沉积物粒度特征

2003年中国海底热液硫化物调查航段在EPR西侧取得了E271与E272站位的小箱体柱状样品,通过对这些样品采用酸化和未酸化两种前处理方法的粒度分析,结果表明样品受热液活动影响不强烈;粒度分布曲线表现为多峰分布,为多种物源共同叠加沉积的结果,其中以生物源与火山源为主。因此该地区的沉积物源虽然有热液活动的贡献,但是较其它来源的沉积物所占的比例较小。     

全新世大暖期云南洱海环境演化的湖泊沉积记录

根据高分辨率湖泊沉积的有机碳稳定同位素记录、硅藻等环境指标分析结果,将洱海全新世大暖期（８．１－３．０ＫaＢ．Ｐ）的环境演化为７个阶段,环境变化序列以温（暖）湿 －暖（温）干为主,其中存在的明显冷干（湿）事件,冷事件出现在７．２ＫaＢ．Ｐ、５．３ＫaＢ．Ｐ和３．７ＫaＢ．Ｐ。全新世大暖期洱海湖面波动与气候变化具有明显的一致性。洱海湖泊沉积记录的环境演化主要受亚洲季风强弱转换和时空迁移的影响,冷事件与亚     

南黄海和东海表层水两种粒级颗粒物和颗粒氮含量的分布特征

测定了南黄海和东海表层水0.7~53.0μm和〉53.0μm这2种悬浮颗粒物（SPM）、颗粒氮（PN）的含量.其结果表明,南黄海和东海表层水0.7~53.0μm粒级的SPM、PN平均含量分别为4.68 mg/dm3、18.50μg/dm3;而〉53.0μm粒级的SPM、PN平均含量分别为0.20 mg/dm3、2.65μg/dm3.0.7~53.0μm和〉53.0μm粒级的PN/SPM含量平均比值分别为0.78%、1.41%（m/m）,后者约是前者的2倍.统计分析结果表明,尽管这2种粒级的SPM、PN含量和PN/SPM含量比值的范围较大,但约80%的数据集中在较小范围内,即0.7~53.0μm和〉53.0μm粒级SPM含量分别集中在0.37~3.68、0.02~0.29 mg/dm3的范围内;0.7~53.0μm和〉53.0μm粒级PN含量分别集中在2.54~18.90、0.40~2.69μg/dm3的范围内;0.7~53.0μm和〉53.0μm粒级的PN/SPM含量比值分别集中在0.14%~1.00%和0.15%~1.95%之间.研究结果表明,研究海域0.7~53.0μm粒级SPM、PN含量有2个高值区,分别位于近岸海区和东海东北部海区.〉53.0μm粒级SPM、PN含量的分布分为2个部分：南黄海表层水SPM、PN含量分布呈从近岸向外海降低的趋势;而东海表层水SPM、PN含量分布呈断面中间高,并分别向近岸和外海降低的趋势.