科学大洋钻探与全球气候变化研究

文章简要地回顾了科学大洋钻探的发展历程。深海钻探计划革命性地改变了地球科学家们对地球动力作用的认识。ＤＳＤＰ的后继者，即大洋钻探计划正在全球各大洋收集有关这些作用在几万至几十万年时间尺度上变化的高分辨率记录，并已在与全球气候有关的下述领域取得了重要进展：地质历史时期气候变化的幅度，速度及原因，按轨道调谐的新生代地质年代表，高纬度地区冰盖形成及演化历史，造山运动与长期气候变化之间的相互关系，气体水合     

科学大洋钻探与全球气候变化研究

文章简要地回顾了科学大洋钻探的发展历程。深海钻探计划（ＤＳＤＰ）革命性地改变了地球科学家们对地球动力作用的认识。ＤＳＤＰ的后继者，即大洋钻探计划（ＯＤＰ）正在全球各大洋收集有关这些作用在几万至几十万年时间尺度上变化的高分辨率记录，并已在与全球气候有关的下述领域取得了重要进展：地质历史时期气候变化的幅度、速度及原因，按轨道调谐的新生代（１０Ｍａ前以来）地质年代表，高纬度地区冰盖形成及演化历史，造山运动与长期气候变化之间的相互关系，气体水合物与全球气候变化的相互制约关系。ＤＳＤＰ和ＯＤＰ的成就使地球科学家们相信，在全球年轻的大洋底实施钻探以取得连续的沉积记录和录井记录，是研究过去全球气候的长期、短期变化的有效而重要的手段，并将给未来全球变化的研究带来启示     

中国过去2000年湖泊沉积记录的高分辨率研究:现状与问题

过去２ｋａ地球环境的变化规律和原因是全球变化研究的关键内容之一，与其它自然记录相比，湖泊沉积具有储存信息量大，时间分辨率高和地理覆盖面广的优势。中国８０年代后期以来已陆续开展了全新世湖泊沉积与气候，环境演化研究，并有迅速发展之势，对于过去２ｋａ湖泊沉积的高分辨率研究，需要重视以下几方面问题，即提高核素测年的精度，建立环境指标的转换函数，注意早期化学成岩作用，选择分层湖和年层沉积，探讨气候要素有效指     

深海钻探与南海

本文从南海北部陆缘，南部陆缘和南海中央海盆的地质构造与地球物理主要特下及尚未解决的重要地质问题来阐述在南海进行深海钻探的意义。南海北部陆缘是离散型大陆边缘，在陆壳与洋壳之间的磁静区是两者的过渡区。对它的研究直接关系到南海的形成演化与沉积盆地的成因，深海钻探需要解决的主要问题是了解磁静区基底下的物质是减薄的过渡壳还是古洋壳。地海南部南缘与北部陆缘不同，是聚敛型大陆边缘，它的构造与地球物理场特征与北部     

将我国深海大洋研究推向新阶段

1998年春,我国正式参加大洋钻探国际合作计划(ODP),成为大洋钻探计划的第一个“参与成员”(associatemember),迄今正好5周年,这是令我难忘的5年。1999年2月6日～4月12日,在汪品先院士和WarrenPrell两位首席科学家的共同主持下,在我国南海实施了大洋钻探184航次(ODPLeg184),使我国真正从学术上进入深海研究的国际行列。在那个航次的28位上船科学家中有9位中国人,这是自1968年实施深海钻探计划(DSDP,ODP的前身)的第一次,使我感到特别振奋。ODP184航次及其随后的实验室研究,取得的学术成就包括:(1)建立起西太平洋区近3000万年来最…     

深海沉积与全球变化研究的前缘与挑战

海洋正在经历变暖和酸化等人类活动引发的全球变化的影响,而深海沉积储存着地球演变历史时期由自然因素驱动过去全球变化的详细档案,通过探究其现今和过去全球变化过程,能够揭示全球变化的特征和规律,为预测未来变化提供依据。近年来在该领域的突出研究进展,是针对社会选择的未来排放轨迹,在深海记录中都能够找到相应的类似情形,用于评估未来地球系统各种变化的过程和后果。其中,以Dansgaard-Oeschger变化为代表的千年尺度事件、以厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)为代表的十年尺度气候变化事件,是最接近现今地球变暖的快速气候变化场景。地球系统的发展轨迹目前正处于人类排放温室气体的“热室地球”路径的起点上,如果地球超过了这个“临界点”,它将沿着一条不可逆的道路进入“热室地球”状态,另一种路径则是通向“稳定地球”状态。深海沉积档案中的类似情形能够为社会选择未来排放的轨迹提供重要参考。全球变化研究面临的重大挑战是重新认识其关键过程的理论机制。以海洋变暖和酸化影响硅藻和颗石藻的海洋生物泵过程为例,传统知识认为酸化有利于硅藻建造,但最新的围隔实验研究却发现酸化大幅减少全球硅藻输出;传统知识认为酸化导致海洋生物钙化危机,但近期针对中生代大洋缺氧事件的黑色页岩研究,发现颗石藻的碳酸钙输出在海洋酸化期间大幅增加。这些颠覆性的认识严重挑战了传统全球变化某些关键过程的理论体系。     

泥炭沉积与气候变化的泥炭记录

气候变化是影响全球泥炭沼泽分布和演化的最重要的因子之一,而泥炭地由于自身的特点成为过去气候变化的良好地质档案。在介绍泥炭沉积过程及不同类型的泥炭沼泽的发育特点基础上,从过去气候变化的常用泥炭记录和泥炭地碳记录等方面总结了国际上针对泥炭地反演气候变化研究的若干重要进展,重点剖析了泥炭腐殖化度、植物残体、有壳变形虫、生物标志化合物、同位素和孢粉等泥炭地过去气候变化重建的代用指标的适用范围和优缺点,同时也分析了泥炭地碳累积和碳循环等热点研究问题。最后从泥炭地作为过去气候变化的记录档案、泥炭地对现在气候变化的响应与反馈及在泥炭地进行现场气候变化监测与实验等方面对泥炭地与气候变化研究进行了展望。     

孟加拉湾MD77190柱状样第3期的韵律沉积记录及快速气候变化

北印度洋孟加拉扇远源区的半远洋沉积记录在氧同位素第2期早期及第3期包含大量高频气候波动信号。该区MD77190柱状样自第3期起由以富钙质生物壳体和贫钙质生物壳体为主要特色的两类沉积物构成韵律互层,它们的分布状态、互换频率及在生物和化学组分方面的细微变化反映出59000～21000aB.P.期间研究区可与Heinrich和Dansgaard/Oeschger事件遥相对比的气候演化特征。有关的全球热传输机制有待深入探讨。     

沉积记录与白垩纪地球表层系统变化

地球表层系统是由岩石圈、大气圈、水圈和生物圈相互耦合和变化组成的复杂巨系统。白垩纪是地球表层系统研究的典范,在地球表层各圈层发生了众多重大地质事件。晚白垩世巨大的地幔热异常引起海底扩张速度变快,导致大量海底高原和海山的形成;同时,冈瓦纳大陆裂解,南北大西洋贯通,新的大洋水道形成,可能造成大洋环流格局的大变化。洋壳体积的增加可能使白垩纪海平面比现在高出200~300 m,大规模海侵也在晚白垩世中期达到最大范围。在这个过程中,火山作用释放出来的营养物质和火山气体的反馈作用造成的大量陆地营养物质的流入共同促使大洋水体富营养化和普遍缺氧,造成“大洋缺氧事件”。CO2浓度的升高（为现今的4~10倍）是火山排气作用的直接结果,其“温室效应”也被认为可能是促成白垩纪大气和海水高温的重要原因（高于现在10 ℃）。大洋红层（CORB）是最新提出并被广泛接受的白垩纪重要地质事件,被定义为一套分布在从外陆棚到CCD面之下深水盆地的,在富氧、低生产力和贫营养条件下较低速沉积形成的品红-红色-棕色的细粒远洋沉积物。这些发生于地球表层各圈层的重大地质事件以能量循环的方式（具体表现为C、S、P、H、O等元素循环）相互耦合和变化共同支撑着地球表层系统的运转。但是科学界对这些重大地质事件的成因机制及其所引起的全球变化性质还没有形成一致意见,原因之一就是缺乏对陆相沉积记录的研究。陆相白垩系的广泛发育和“松辽盆地白垩系科学钻探”工程的顺利实施共同构成了中国在白垩纪地球表层系统研究上的地域和材料优势,结合中国在白垩纪地球表层系统重大地质事件研究中已经形成的学术优势,从地球系统科学的角度出发,通过多学科交叉研究将是解决以上问题的关键。     

青藏高原苟鲁错湖泊沉积记录的小冰期气候变化

文章对在青藏高原腹地可可西里地区的苟鲁错封闭湖盆中心部位获取深1m的湖底沉积岩芯进行137Cs,210Pb测年和高分辨率的碳酸盐含量、地球化学等方面的分析。结果表明:该湖泊沉积记录揭示出青藏高原腹地在近1000年时间尺度上气候变化的模式呈冷湿和温(暖)干组合为主。该岩芯覆盖了过去近1000年左右的时间尺度,其碳酸盐含量、元素地球化学的变化对中世纪暖期和小冰期的3次冷期和期间的多次暖期都有明显反映。从苟鲁错沉积记录来看,中世纪暖期的盛期处于公元1060～1140年;小冰期第1次冷期在公元1140～1340年,但在1250～1290年存在1次暖波动;第2次冷期在公元1510～1680年,但在1580～1590年和1610年左右存在暖波动;第3次冷期在公元1790～1900年;暖期主要在公元1340～1510年和1680～1790年间,但在公元1400年、1410年左右和1440～1480年间以及1710～1740年存在冷波动;20世纪暖期和全球记录相一致。该湖泊记录与古里雅冰芯记录和祁连山树轮记录以及我国东部气候历史记录都有较好的可对比性,只是在起迄年代上还存在一些差异有待深入研究。     

大洋钻探与地层学——高分辨率磁性生物年代地层格架

深海钻探计划（ＤＳＤＰ）和大洋钻探计划（ＯＤＰ）实施以来促进了地层学的发展。通过对大洋沉积物的研究，利用生物属，种的始，末现面事件建立起了晚中生代－新生代高精度的钙质超微化石，有孔虫，放射虫以及沟鞭藻的化石带，综合利用这些基准面事件，可使地层划分精度达１０万年以内。使用液压活塞取心技术，建立起了完整，连续的中，新生代磁性地层剖面，加之放射性年龄的测定，确定了数百个生物属，种始，末现面的绝对年龄值，     

中国高分辨气候记录与全球变化

2001年第一届全国高分辨率气候记录会议提出,用3～5年时间,建立几个较长的可靠的高分辨气候记录。文章介绍了经过几年的努力工作已经获得的数个千年及更长的记录,这些记录数据多已在世界数据中心向科学家公开并很快为科学界引用,从而结束了国际高分辨气候记录数据库极少中国千年气候重建数据的历史;通过对比最近2000年来中国的高分辨气候记录和北半球其他高分辨记录,发现数个世纪的缓慢变冷紧随世纪尺度快速变暖的气候变化模式至少在半球范围是准千年重现的,这一结果指出,我们应该从更长时间跨度的气候旋回自然背景来诊断20世纪的快速变暖     

2000年记录与全球变化研究

本文简要综述高分辨率近2000年气候与环境变化研究在PAGES中的重要性。PAGES／CLIVAR交岔报告指出的气候变率的诊断研究倚赖于树轮、珊瑚、冰芯等高分辨率代用资料所提供的详细古气候讯息。近来多次有关的国际会议将大大促进这方面研究。我国从丰富的历史文献资料提取的古气候讯息取得很大成功,近年冰芯和树轮研究亦有重要进展,但总体上看比较薄弱,需要大力加强,通力合作,加快步伐,以适应全球变化研究的需要。     

河流沉积对于气候和海平面变化响应的讨论

河流沉积地层是古代陆相沉积和大陆边缘沉积的重要组成部分。河流沉积与气候和海平面升降之间的关系虽然研究较多，但是众多的研究集中于河流沉积与相对海平面之间的变化，而研究河流沉积与气候的关系则集中于对近100Ma年以来的河流沉积，而对古代河沉积与气候之间的变化关系研究较少。本文拟对河流沉积与海平面变化和气候变化的响应进行一些讨论。     

大洋钻探与全球变化(二)——从海洋角度研究第四纪古全球变化

海洋在第四纪全球气候和环境的变化中起着至关重要的作用，一方面，海洋沉积记录了大量第四纪古全球变化的信息，特别是可提供古球变化中高分辨率的短期气候事件的记录，另一方面，无论是全球性大洋环流，生物和化学的变化，还是区域性西太平洋边缘海浅水陆架的出没，这些海洋事件都可能是许多第四纪古全球变化现象的原因之所在。因此，从海洋角度研究第四纪古全球变化，已成为当前古全球变化和国际古海洋学研究的重点。在这方面，深     

非冰期突然气候变化与太阳变化

本文试图介绍发生在非冰期,主要是全新世的突然气候变化研究所取得的进展,包括山地冰川和深海沉积物所记录的全新世突然气候变化,季风和干旱气候突然变化,以及突然气候变化与太阳变化的关系。太阳变化对整个全新世气候变化的影响似乎正愈来愈明晰起来。     

北京新5孔第四纪孢粉记录及其对更新世气候变化的响应

为探讨更新世我国北方植被演化特征,对北京凹陷新5孔河湖相沉积进行孢粉植物群初步研究。结果显示,过去2.3Ma尤其1.7Ma以来北京地区总体上为疏林草原-草原植被所覆盖,西部和北部的山地上生长以松(Pinus)为主的针叶树。主要孢粉类型的含量变化显示,2.3~2.1Ma期间气候温和半干旱。1.70~1.45Ma期间,北京地区冬季气温下降,导致山地针叶树增加; 同时,夏季风也得到了增强,导致落叶阔叶树和喜湿草本得到发展; 这表明这一时期北京地区的季节性较早期(2.3~2.1Ma)明显增强。1.45~1.05Ma期间研究区气候延续了前期气候特征,并维持相对稳定。1.05~0.94Ma期间,针叶树松属花粉含量明显降低,随后自0.94Ma开始含量明显增加。这可能是对中更新世过渡期及随后全球冰量增加的响应。极地冰量增加,北半球径向温度梯度变陡,导致东亚冬季风加强。另一方面,1.05~0.94Ma期间,无论是落叶阔叶树花粉含量,还是喜湿草本和蕨类孢子的含量均有不同程度的增加,而且显示向上减少的变化趋势,暗示东亚夏季风在1.05~0.94Ma期间总体增强随后逐步减弱的变化趋势。据此我们推测,自中更新世气候过渡期开始,东亚冬季风和夏季风均明显增强。但伴随极地冰盖发展和全球气温下降,东亚冬季风持续增强而东亚夏季风则显示逐步减弱的变化趋势,使得我国中北部许多地区出现植被与环境短暂恢复后逐步衰退的演化趋势。自约0.5Ma开始,研究区以松为代表的针叶树花粉逐步减少,落叶阔叶树花粉含量也开始降低,反映研究区明显变干,相对喜湿的草本和木本逐步为喜干旱的蒿(Artemisia)和藜科(Chenopodiaceae)所代替。研究区这样的孢粉植物群演化模式与东亚、北太平洋乃至南半球具有较好的一致性。不过,中更新世全球气候过渡以及约0.5Ma显著转变的驱动因素还不清楚,值得深入研究。     

气候变化与农业——最新的研究成果与政策考虑

全球气候变化将严重地限制农业生产，并引起广泛的饥荒，这种预计的灾害情景已经引起世界的关注和这样的争论，即是否要大幅度地削减温室气体到大气中的排放量。未来气候变化对农业的可能影响现在已经进行了一些详细的研究，虽然可以想象还有很多不确定性，但已进行的所有研究还都没有发现全球的食物供应会受到严重的威胁。采取适应对策在一些国家可以产生节省成本的后果，但采取适应对策所需的新增成本会给发展中国家的发展造成严重的障碍。农业减缓对策的顺利实施，也取决于能否减少技术转让与扩散的障碍，是否能获取可用资金以支持发展中国家的能力建设和其它帮助全球所有地区落实行为转变和技术机遇的措施