特约主编致读者(Ⅱ)

全球气候正在经历快速、显著的变化,对许多领域产生了重大影响。气候变化极其复杂,包含季节至千年等不同时间尺度,其变化及机理存在较大差异。深入认识不同时间尺度的气候变化动力学过程与机理,实现古今气候的结合,是理解和应对全球及区域气候变化的关键。因此,为了更好地了解古今气候变化研究前沿及进展,特组织了“古今气候变化”专辑,共收集了11篇相关学术论文,以飨读者。 1.古气候中的沙尘变化及其气候影响 刘永岗等（2022）利用气候模式,针对前寒武时期、盘古超大陆时期、末次冰盛期和全新世中期的沙尘变化及其气候影响开展模拟研究,发现沙尘变化及其气候影响在上述时期之间存在较大差异。 2.青藏高原隆升气候效应的数值模拟研究进展概述 孙辉和刘晓东（2022）对有关青藏高原隆升气候效应的数值模拟研究进行了回顾,指出新生代以来青藏高原在隆升、生长和北移过程中,其动力和热力作用对东亚季风形成、南亚季风演化、内陆干旱化发展以及亚洲季风-干旱环境格局变迁都有重要影响。 3.上新世热带海道变化影响东亚气候的模拟研究 上新世早—中期热带海道变化对东亚气候的影响机理仍不清楚。谭宁等（2022）模拟了印尼海道收缩和巴拿马海道关闭对东亚气候的影响,指出热带海道的关闭/收缩导致东亚北部夏季气温降低、南部升高,冬季东亚大陆升温、降水减少。 4.第四纪两类千年尺度气候振荡现象及机理研究 张晓和张旭（2022）基于目前对DO和HS-DO两类千年事件的研究现状,总结了已有的可反映千年事件的重建数据,利用以往模拟工作回顾了现有的机制理论,评述了目前研究DO和HS-DO事件的局限性。 5.季节性海冰驱动的冰期北大西洋“电容器”效应 张旭等（2022）模拟了氧同位素3阶段的一个典型DO事件过程,探讨了冰阶冷期北大西洋气候变率的放大机制,表明北大西洋季节性海冰的存在可以调控海洋次表层热量积累释放的过程,产生“电容器”效应,这对理解冰期年际年代际气候变率放大现象有启示意义。 6.全新世亚洲季风百年-千年尺度变化的模拟研究进展 孙炜毅等（2022）从数值模拟的角度,回顾了全新世亚洲季风百年千年尺度变化的模拟工作,并从外强迫和内部变率这两个角度对机制进行了探讨,有助于深入理解全新世亚洲季风演变及机理。 7.全新世中期中国气候和东亚季风：PMIP4模式结果 田芝平等（2022）分析了多模式模拟的全新世中期中国气候和东亚季风变化,指出：全新世中期中国年和冬春季偏冷,夏秋季偏暖;降水、蒸发和有效降水的年变化较小,季节上均表现为冬春季减少,夏秋季增加;东亚冬、夏季风加强。 8.亚洲高山区全新世中期气候及其影响下的冰川模拟 燕青（2022）模拟了全新世中期亚洲高山区的气候变化,分析了亚洲高山区冰川变化及其区域性,探讨了温度和降水变化对冰川的作用,研究有助于加深理解全新世中期亚洲高山区冰川的变化格局和驱动机制。 9.陆面过程与天气研究 陈海山等（2022）从陆面基本要素、下垫面构成、陆面诱发的局地环流3个方面,回顾了土壤湿度、地形、土地利用、山谷-平原环流等要素和过程对强对流、暴雨、台风、高温热浪等天气事件影响研究的相关进展。 10.前冬戴维斯海峡—巴芬湾区域海冰异常对中国东部春季极端降水频次的可能影响及预测价值 张梦琪等（2022）的研究表明：前冬戴维斯海峡—巴芬湾区域海冰异常偏多时,北大西洋易出现经向三极型海温异常,该信号持续到春季并通过激发欧亚遥相关波列调制中国东部的动力和水汽条件,为春季极端降水发生提供有利背景环流。 11.中国区域性暴雨事件未来变化：RegCM4动力降尺度集合预估 周波涛等（2022）采用追踪式的客观识别方法,对中国区域性暴雨进行了识别,并从发生频次、持续时间、平均降水量、平均影响范围和综合强度5个方面预估了其未来变化,为应对气候变化提供了依据。     

179～129 ka B.P.时段千年尺度气候事件的湖北神农架石笋记录

根据湖北神农架1支石笋(SB11)13个230Th年龄和638个δ18O数据,重建了179～129 ka B.P.时段连续的高分辨率东亚夏季风历史.轨道尺度上石笋δ18O曲线呈现2个岁差旋回,指示东亚夏季风强弱变化受北半球夏季日辐射能量变化驱动.一系列千年尺度季风事件叠加于轨道尺度季风气候旋回上,与已有的东亚季风事件、北大西洋冰漂碎屑事件及地中海降温事件具有比较相似的变化规律,进一步证明了倒数第二次冰期千年尺度气候事件在北半球具有普遍性.山宝洞石笋记录与葫芦洞石笋记录的对比结果表明,最后两个冰期旋回千年尺度事件发生频率及变化幅度非常相似,有力地支持了千年尺度气候事件的冰量驱动模式.     

基于中等复杂地球系统模式的全新世 气候突变事件模拟试验*

全新世暖湿气候背景下的代表性气候突变是发生在约8.2kaB.P. 和4.2kaB.P. 的气候突然变冷变干的事件。对于气候突变事件的出现,海洋环流被普遍认为是其中的关键环节。科学家们利用不同类型的气候模式进行过个例和机理模拟试验,但还未能对气候突变机理做出合理的解释。本研究使用一个中等复杂程度的地球系统模式EMIC ( Earth-system Models Intermediate Complexity) MPM-2,模拟研究了全新世气候背景下北大西洋区域,淡水强迫机制作用对温盐环流以及全球气候的可能影响、气候系统响应和恢复时间特征以及南北半球的差异。模拟结果表明海洋对北大西洋淡水通量异常的强度响应敏感,海洋环流对热量和盐份的输送与淡水通量异常强度之间的平衡决定了温盐环流能否对淡水强迫产生不可逆转变,当淡水通量异常达到某一阈值后可能引起海洋和气候平衡态的改变。同时还发现,在气候变化过程中,两次淡水通量异常对海洋和大气系统的强迫作用是不同的,首次淡水通量异常对气候平衡态的影响要远大于其后的淡水通量异常。模拟结果还表明,北大西洋海洋的异常状况可以通过海洋、大气等各圈层相互作用传递到不同圈层和空间区域,在南北半球出现不同的响应特征。上述模拟结果对于认识全新世气候变化特征、不同突变事件之间的关系及其对现代气候的可能影响具有启发意义。     

Sub-Greenland-Interstadial 8 Event of Asian Monsoon from A Stalagmite Record in Northern Guizhou Province

冰芯、陆地和海洋等古气候记录表明末次冰期存在着一系列千年尺度的气候突变事件,尤以格陵兰冰芯记录的快速升温事件(Greenland Interstadial事件,简称GIS事件)[1]和北大西洋深海沉积记录的冰漂碎屑事件(Herinch事件,简称H事件)[2]最为显著.     

季节性海冰驱动的冰期北大西洋“电容器”效应

第四纪冰期的千年尺度气候突变事件——Dansgaard-Oeschger Event (D-O事件),一直是古气候学领域关注的重点。近年来,数值模拟的研究发现,北大西洋副极地地区年际-年代际气候变率的振幅在D-O事件中的冰阶冷期远大于间冰阶暖期,这一现象为理解该区域海温代理指标的气候学意义提供了重要参考价值,但其动力机制尚不清晰。本文利用海气耦合气候模型(COSMOS),通过模拟氧同位素(MIS)3阶段的一个典型D-O事件过程,探讨了冰阶冷期北大西洋气候变率的放大机制。结果显示,北大西洋副极地海域的季节性海冰通过调控海气间热量交换,影响当地气候变率的幅度。冰阶期,热带暖水向北输送导致海洋次表层逐渐升温,削弱了表层-次表层海水的密度层结,有利于次表层暖水上涌,促进海冰融化及海表温度升高。这将激发出海平面气压的负异常,引起气旋式风切变,并通过Ekman抽吸作用加速表层-次表层海水的垂直混合,进一步促进次表层暖水的上涌。这一正反馈机制造成海洋次表层热量的迅速释放,海表温度快速升高。当次表层热量释放结束后,海表将无暖水补充,导致海表温度下降,海冰增多。该过程激发的海表气压正异常(即反气旋式风切变)将抑制垂直混合发生,促进次表层热量积累,为下一次放热过程提供条件。在间冰阶暖期,随着北大西洋季节性海冰消失,海气间热交换不再受海冰变化影响,海洋次表层与大气间的热交换始终处于准平衡态,气候变率的振幅显著下降。本研究结果显示,北大西洋季节性海冰的存在可以调控海洋次表层热量积累-释放的过程,产生“电容器”效应,这对理解冰期年际-年代际气候变率放大现象有重要启示意义。     

亚洲夏季风DO12气候事件的响应模式

亚洲季风气候响应的Dansgaard?Oeschger（DO）事件模式是目前古气候研究的热点之一,其是否表现为单一模式,还是存在多种模式仍有争议。基于山西龙洞13个铀钍年代和239个氧同位素（δ18O）数据重建了末次冰期48~41 ka B.P.时段东亚夏季风演化历史。石笋L2清晰记录了H5、DO12和DO11等千年尺度气候事件,其变化特征与亚洲其他石笋记录呈现出良好的一致性,并与格陵兰冰芯记录一一对应,表明高、低纬之间紧密的气候联系。在DO12事件过程中,L2 δ18O值先是持续偏轻后又逐渐变重,指示亚洲夏季风强度持续增强后略有减弱,与格陵兰冰芯记录的温度持续降低模式迥异;不同区域记录对比发现,亚洲夏季风和热带低纬水文过程响应的DO12事件过程表现为不对称倒“V”形,这可能与南大洋潜热释放及越赤道气流强/弱变化、低纬热带辐合带逐步北进/南退有关。     

湖北高分辨率石笋记录的DO18事件特征

研究冰量较大时期千年尺度事件的区域响应和结构特征有助于进一步理解和验证千年尺度事件的驱动机制。基于湖北永兴洞一支石笋的5个高精度230Th年龄和323个氧同位素数据,重建了Dansgaard-Oeschger（DO）18事件发生时高分辨率的东亚水文循环变化的过程和特征。结合同一洞穴另两支石笋记录,发现永兴洞石笋δ18O在~64.7 ka迅速负偏1.5‰,指示在MIS4阶段东亚季风区确实发生了持续时间较短的DO18事件。石笋δ18O结果精确标定了DO18事件的结束时间为~63.0 ka,结束过程呈现出5个百年尺度的季风增强振荡。在形态特征上,不同于格陵兰冰芯DO18事件的快速开始和快速结束（~60 a）的对称变化,季风区DO18事件呈现出快速增强但缓慢结束（持续达1500 a）的显著不对称特征。但是,石笋δ18O与北大西洋温盐环流（AMOC）变化在形态特征和持续时间上高度一致,暗示了AMOC对东亚季风区DO事件的重要调控作用。DO18事件时东亚季风与北大西洋气候的不同结构特征可归于高低纬气候系统对AMOC响应方式的差异。石笋δ18O功率谱结果呈现出208 a、150 a、52 a和14~12 a的变化周期,分别接近于太阳活动的207 a、149 a、57 a和11 a周期,说明在冰量较大的MIS4阶段太阳活动仍控制着东亚季风短尺度的波动。     

8.2ka BP冷气候事件确实在中国发生过吗？

综合迄今中国境内湖泊沉积、冰心、泥炭、石笋、古土壤和洪积物获得的全新世数据及序列表明,早全新世气候变化是不稳定的,至少存在一次明显的降温事件,且表现为区域差异,其根本原因是受不同气候系统、复杂地形（特别是高原）的制约。但是,将不同地区、存在于9.0～7.6ka BP期间、500a至200a不等的气候突变或波动和记录与环北大西洋的8.2ka BP气候突变事件相对应,并归因于Laurentide冰盖的崩塌冰融水注入北大西洋造成的降温显然是草率的。中国主要地处季风气候区,加上目前我们所得序列的不同年代、样品精度、不同材料以及缺乏对气候事件前后精确的年代数据的控制,对于中国是否存在相同的或相似的气候降温事件是值得商榷的。如果真的存在,其时间跨度、降温幅度以及诱发机制又是什么,均需进一步认真研究。     

全新世亚洲季风演变

亚洲季风是气候系统的重要组成部分,包括东亚季风和印度季风。全新世以来季风变化历史和机制对预测未来季风变化至关重要,是季风数值模拟重要的边界条件。全新世季风变化主要受太阳辐照强度的控制,在太阳辐照变化总趋势的基础上还存在千年—百年尺度的气候突变,与北大西洋冷事件对应。8.2ka和4.2ka存在比较典型的两个弱季风事件,前者特征是高纬寒冷,后者特征是中低纬干旱。近千年以来的中世纪暖期和小冰期发生在人类活动对气候有明显影响之前,对二者变化机制的理解可以加深目前地球气候变化中是自然因素还是人类活动占主导的认识。全新世季风在整体上受太阳辐照强度变化的控制,千年至百年尺度上的气候突变与太阳活动、北大西洋气候振荡、赤道太平洋地区的SST变化等众多因素有关。季风变化尤其是快速气候变化时期的季风研究是季风气候预测的重点也是难点。全新世东亚夏季风与印度季风的变化在整体趋势上是一致的,千年—百年尺度的变化上存在相位差。而东亚冬季风(EAWM)和东亚夏季风(EASM)之间的相位关系还不明确,需要进一步研究。     

大洋热盐环流研究的一个焦点：北太平洋是否有深水形成

现代大洋热盐环流的特点之一是北大西洋有深水形成而北太平洋没有，这种不对称性对周边气候产生了重要影响。尽管理论上认为大洋热盐环流可能存在对应不同气候的多平衡态，但北太平洋是否曾有过深水形成已成为目前学术争论的一个热点。简要介绍了最新的热盐环流研究成果，重点分析现代北太平洋无深水形成的原因，其中亚洲季风的水汽输送和低蒸发是两个重要的影响因子。     

末次间冰期以来地球气候系统的突变

地球气候系统的突然变化是近年来地学研究的热点。取自极地冰芯、海洋沉积物和陆地的古气候记录表明,末次间冰期以来全球经历了一系列数百年—千年时间尺度的气候突变事件,证明了在末次冰期—间冰期旋回大尺度气候变化背景下,全球气候存在较大不稳定性这一基本事实。尽管末次间冰期以来这些数百年—千年时间尺度气候突变事件的成因和影响范围还存在明显的不确定性,但已从诸如末次间冰期(MIS 5e)中期的干冷事件、末次冰期的Dansgaard-Oeschger旋回、Heinrich事件和Younger Dryas事件以及发生在全新世冰后期的一些降温事件的研究中,获得对过去130 ka来气候变化过程总体上的认识和理解。综述了近年来的主要研究成果,介绍了有关末次间冰期以来全球气候突变事件发生的时间、过程和机制等最新的研究进展。     

Age of the MGS5 segment of the Milanggouwan stratigraphical section and evolution of the desert environment on a kiloyear scale during the Last Interglacial in China's Salawusu River Valley: Evidence from Rb and Sr contents and ratios

The MGS5 segment of the Milanggouwan stratigraphical section in China's Salawusu River Valley records 8.5 sedimentary cycles consisting of dune sands alternating with fluviolacustrine facies or/and paleosols. Based on a comprehensive analysis of the distribution of Rb and Sr within the segment and paleoecological evidence (fossils), it appears that the observed sedimentation cycles mainly resulted from fluctuations between dry-cold and warm-humid climates, which indicates that the MGS5 segment experienced at least eight cold-dry and nine warm-humid climatic fluctuations. Of these, 12 cold–warm climate fluctuations correspond to DO20–DO25 and stadia 21–26 recorded by the NGRIP ice cores. Another five cold–warm climatic fluctuations that occurred during MGS5e correspond to five substages (5e1–5e5) recorded by the GRIP ice cores from Greenland. This kind of high-frequency climatic fluctuation on a kiloyear scale was mainly subject to variations in the strength of the East Asian winter and summer monsoons.     

Climatic Character of Marine Isotope Stage (MIS) 5e in the Representative Regions of the World: A Review

The Last Interglacial or Marine Isotope Stage (MIS) 5e, is of great interest because it serves as an analog for the Holocene. The climate change and duration during Marine isotope stage (MIS) 5e are considerably well understood for recent and future climate. Despite great interest in this subject over many years, a number of issues concerning the climate circumstances of MIS 5e are by no means resolved. We analyzed 35 published palaeoclimate records with reliable chronologies and robust proxies in typical region of the world to evaluate climate change during MIS 5e. These data indicate that: ① The duration of this warm phase is thought to range from (128±2) ka to (116±2) ka. The climate of MIS 5e was likely relatively stable with a number of abrupt, weak amplitude, cool and/or arid events. And the difference between regions is noticeable for the occurrence, amplitude, onset and duration of these events. For example, marine records from the North Atlantic indicate that the climate of MIS 5e was relatively stable, however the records from Norwegian sea show that the climate of MIS 5e had a significant changes at the beginning and cold event in the Mid-Eemian; The δ¹⁸O, δD and CH₄ in the ice cores from Greenland and Antarctica imply that climate was relatively stable during the last interglacial period, while in Europe from the north to the south the duration of this phase became shorter and the intensity of climatic events became stronger. In addition, the climatic conditions of MIS 5e reconstructed by climate proxy from China are various and have the subject of some controversy. ②The global climate response to the insolation forcing would have been uniform on suborbital timescale. Nevertheless, as a result of regional sundry climatic forcing factors, global millennial-scale/century-scale climate oscillations were marked by significant local features during stage 5e. ③ Based on the better chronological controls, the estimation of climate parameters, the high-resolution climate records, and precise knowledge of the phase relationship between climate changes in global, the earlier depiction for climate circumstances and environment change during Marine Isotope Stage 5e should be refined and our understanding of the climate dynamics and mechanism and climate modelling should be improved.     

Ice‐rafting patterns on the western Svalbard slope 74–0 ka: interplay between ice‐sheet activity,climate and ocean circulation

The distribution of ice‐rafted detritus (IRD) is studied in three cores from the western Svalbard slope (1130–1880 m water depth, 76–78°N) covering the period 74–0 ka. The aim was to provide new insight into the dynamics of the Svalbard–Barents Sea Ice Sheet during Marine Isotope Stages (MIS) 4–1 to get a better understanding of ice‐sheet interactions with changes in ocean circulation and climate on orbital and millennial (Dansgaard–Oeschger events of stadial–interstadial) time scales. The results show that concentration, flux, composition and grain‐size of IRD vary with climate and ocean temperature on both orbital and millennial time scales. The IRD consists mainly of fragments of siltstones and mono‐crystalline transparent quartz (referred to as ‘quartz’). IRD dominated by siltstones has a local Svalbard–Barents Sea source, while IRD dominated by quartz is from distant sources. Local siltstone‐rich IRD predominates in warmer climatic phases (interstadials), while the proportion of allochthonous quartz‐rich IRD increases in cold phases (glacials and stadials/Heinrich events). During the Last Glacial Maximum and early deglaciation at 24–16.1 ka, the quartz content reached up to >90%. In warm climate, local iceberg calving apparently increased and the warmer ocean surface caused faster melting. During the glacial maxima (MIS 4 and MIS 2) and during cold stadials and Heinrich events, the local ice‐sheets must have been relatively stable with low ablation. During ice retreat phases of the MIS 4/3 and MIS 2/1 transitions, maxima in IRD deposition were dominated by local coarse‐grained IRD. These maxima correlate with episodes of climate warming, indicating a rapid, stepwise retreat of the Svalbard–Barents Sea Ice Sheet in phase with millennial‐scale climate oscillations.     

神农架天鹅洞石笋76～58 kaB.P.时段DO事件

据神农架高海拔天鹅洞一支石笋9个230Th年龄和332组氧、碳同位素数据,建立了76～58 kaB.P. Dansgaard Oeschger (DO)事件时间序列,揭示了深海氧同位素4阶段(MIS4)东亚季风降水百年尺度变化过程。天鹅洞和葫芦洞石笋、格陵兰NGRIP冰芯δ18O对比显示,天鹅洞记录DO18事件暖湿程度相当于深海氧同位素3阶段(MIS3)水平,其振幅类似于格陵兰冰芯δ18O记录。起始时间上,天鹅洞记录DO18事件在710年230Th测年误差范围内和葫芦洞记录保持一致,并支持了NGRIP冰芯记录对应时标。在全球降温背景下,如此典型DO事件指示了强季风降水过程。70 kaB.P.左右,冰芯DO19事件至少老于石笋记录约950年,远大于700年左右的230Th测年误差,对老于该时段的冰芯时标需高分辨率地质记录进一步验证。69.09～64.64 kaB.P.（ DO19ˊ~18）期间,冰芯记录的百年尺度峰谷变化和天鹅洞石笋记录一一对应,反映了低纬热带海洋和北大西洋温盐环流之间耦合作用。     

西北冰洋阿尔法脊晚第四纪的陆源沉积物记录及其古环境意义

通过西北冰洋阿尔法脊B84A孔中—晚第四纪以来的沉积物颜色旋回,Mn、Ca元素相对含量、颜色反射率、有孔虫丰度、冰筏碎屑(IRD)含量、粒度组分及其敏感性分析的综合研究,建立了B84A孔的地层年代框架,其沉积物被划分为MIS 12～MIS 1的沉积序列。阿尔法脊B84A孔可以识别出12个IRD事件,它们大多出现在冰消期,并认为其源区为加拿大北极群岛地区。这些IRD事件反映了加拿大北极冰盖的崩塌和气候变化。阿尔法脊B84A孔沉积物的环境敏感组分分别为细组分(4～9μm)和粗组分(19～53μm),两者的变化趋势相反,主要由海冰和洋流进行搬运,指示了洋流的强度变化。B84A孔的平均沉积速率约为0.4 cm/ka,与阿尔法脊周围地区沉积速率相近。相比于近岸的高沉积速率,其限制因素主要为大面积海冰覆盖造成的较低的生产力和由于长距离搬运造成的较低的陆源输入量。     

Were last glacial climate events simultaneous between Greenland and France? A quantitative comparison using non‐tuned chronologies

Several large abrupt climate fluctuations during the last glacial have been recorded in Greenland ice cores and archives from other regions. Often these Dansgaard–Oeschger events are assumed to have been synchronous over wide areas, and then used as tie‐points to link chronologies between the proxy archives. However, it has not yet been tested independently whether or not these events were indeed synchronous over large areas. Here, we compare Dansgaard–Oeschger‐type events in a well‐dated record from southeastern France with those in Greenland ice cores. Instead of assuming simultaneous climate events between both archives, we keep their age models independent. Even these well‐dated archives possess large chronological uncertainties that prevent us from inferring synchronous climate events at decadal to multi‐centennial time scales. If possible, comparisons between proxy archives should be based on independent, non‐tuned time‐scales. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

最后两个冰期黄土中记录的Heinrich型气候节拍

洛川、宜川及渭南黄土剖面古风化强度的研究揭示出，在Ｌ１和Ｌ２中记录了一系列干冷气候事件。它们多数发生于黄土与古土壤的交界处，以５０００—１００００ａ的间隔叠置于明显的准２００００ａ岁差周期上。前六个事件的时代与北大西洋的Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件大致相当。上述结果表明，Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件在东亚季风区有明显印迹，且类似事件在相当于深海氧同位素阶段６的黄土中也存在。最后两个事件时我国的古环境状况可能比末次盛冰期还要干冷些。这些事件出现的地层层位似乎表明，它们易发生于由地球轨道变化引起的气候转变时期。