热带海区在千年尺度气候变化中的作用

全球气候变化研究最显著的成果之一,就是确定了气候可以在全球范围内突然发生变化,例如第四纪冰期旋回及全新世千年尺度的气候波动。了解和掌握这种快速气候变化的特征和驱动机制对于研究和预测人类生存环境的变化趋势和全球气候变化至关重要。研究发现,这种千年尺度的快速气候变动不仅见于冰心和北大西洋高纬区,而且在热带海区也有记录;现代热带大洋在全球气候系统中,尤其是千年尺度的快速气候变化中起着关键作用,类似现代厄尔尼诺—南方涛动的热带海洋—大气系统的变化,可能是冰期千年尺度古气候事件的根源所在。由于南海的特殊地理位置,快速气候变化事件在南海有大量的高分辨率沉积记录,是我国研究全球变化区域响应及其驱动力的天然试验场。     

海洋气候数据集生成与分析简介

科技部的"十三五"重点研发计划项目"全球气候数据集生成及气候变化关键过程和要素监测"中资助了"海洋气候数据集生成与分析"课题,针对全球气候变化研究对全球海洋环境数据的需求,该课题拟基于国内外多源卫星遥感数据和现场观测资料,发展与全球气候变化相关的海面能量平衡、海洋动力环境参数与过程、海洋水色和海冰等数据产品生成技术,构建全球海洋气候数据集产品生成系统,生成我国首套长时间序列、高精度、高时空一致性的全球海洋气候数据集,为全球气候变化研究与应对提供海洋数据支撑和服务,提升我国在全球气候变化关键过程和要素方面的监测能力。     

气候的过渡:冰期-间冰期和近代气候变化的制约与反馈机制

就地球气候而言,无论是人口增长和工业化进程的加快导致气候变化,还是对引起气候重大变化的那些潜在因素的了解都至关重要。遗憾的是,全球范围气候直接测定的温度记录时间太短,而这些记录出现在人类严重影响自然条件的时期内。至于前人类时期的系统信息可以从记录过去气候和环境条件的替代指标中获取,也可以由合适外力作用的数字模型来模拟气候系统,古气候记录对于揭示过去气候变化的这些模型提供了一个极好的检验机会,计算机模拟和概念模式有助于对气候系统动力分析的理解。     

三大洋气候

气候是地球上人类生存环境的重要因素之一,气候变化极大地影响着国民经济和人民生活。近年来,对大陆气候和气候变化的研究已经有了很大的进展。但是在占地球总面积约70％的海洋上,由于常规测站资料极其贫乏,对海洋气候的研究远远落后于对大陆气候的研究。我国在这方面则显得更为落后。 令人忻幸的是,1991年我国出版了由林之光、孙安健、谢清华、王伯民等人编著的“三大洋气候”。这是我国第一本有关海洋气候的学术专著,专门讨论世界三大洋气候,汇集了国内外气候学家的最新研究成果。     

CMIP5模式对南海SST的模拟和预估

分析了32个CMIP5模式对南海历史海表温度(SST)的模拟能力和不同排放情景下未来SST变化的预估。通过检验各气候模式对南海历史SST增温趋势和均方差的模拟,发现大部分模式都能较好地模拟出南海20世纪历史SST的基本特征和变化规律,但也有部分模式的模拟存在较大偏差。尽管这些模拟偏差较大的模式对SST多模式集合平均的影响不大,但会增加未来情景预估的不确定性。剔除15个模式后,分析了南海SST在RCP26、RCP45和RCP85三种排放情景下的变化趋势,发现在未来百年呈明显的增温趋势,多模式集合平均的增温趋势分别为0.42、1.50和3.30℃/(100a)。这些增温趋势在空间上变化不大,但随时间并不是均匀变化的。在前两种排放情景下,21世纪前期的增温趋势明显强于后期,而在RCP85情景下,21世纪后期的增温趋势强于前期。     

前言

<正>南北极是地球系统中的重要组成部分,是全球气候变化最显著、响应最敏感的区域,也是研究地球气候系统的关键区域,对现代和过去的全球气候变化起着极其重要的作用和影响。正如汪品先院士等提出的气候演变的冰盖驱动和热带驱动的"双重驱动"假说,高纬地区被认为是地球表层气候系统变化的"开关",而"西太平洋暖池"区是向高纬地区输送能量的热源和气候系统的"引擎",决定着全球的气候变迁。因此,深入开展南北极现代和过去的气候变化研究,将为验证高低纬度海区之间所谓的"大气桥梁与大洋隧道"提供证     

CMIP5模式对中国近海海表温度的模拟及预估

基于观测和再分析资料;利用多种指标和方法评估了国际耦合模式比较计划（CMIP5）中21个模式对中国近海海温的月、季节和年际变化模拟能力。多模式集合能够再现气候平均意义下近海海温的空间分布特征;但量值上存在一定的低估。在渤海和黄海;集合平均与观测差别比较明显。在年际尺度上;与观测数据对比;模式模拟海温与Niño3指数相关性较小。中国近海海表面温度在1960-2002年有明显的升高趋势;从2003年开始增温趋缓。评估结果表明;ACCESS1.0、BCC-CSM1.1、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-MR、CMCC-CM、FGOALS-g2、CNRM-CM5-2、INMCM4八个模式对中国近海海温的变化有较好的模拟能力。利用ACCESS1.0、INMCM4、BCC-CSM1.1、IPSL-CM5A-MR、CMCC-CM这5个模式结果对中国近海海温未来的变化进行了预估。在RCP4.5、RCP8.5情景下;未来近100年中国近海海温有明显升高趋势;最优模式多模式集合平均增温分别可达到1.5℃、3.3℃;净热通量变化和平流变化共同促进了东海升温。     

自然气候变率对近百年气候变化的影响研究进展

对近年来关于自然气候变率对近百年全球、中国气候以及海洋影响的研究成果进行了详细的总结分析。目前的研究认为,20世纪后50年的气温变化,更可能是人类活动的结果,而20世纪的前50年的气候变化,被认为是自然外力和人类活动共同的影响结果;对于中国20世纪气候增暖的原因,研究认为人类活动可能已经对中国的气候变暖产生了影响,但太阳活动、火山爆发及气候系统内部的低频振动对气候变化可能也具有重要影响。另外研究认为引起全球海洋总热容量增加的重要原因是人类活动的影响。     

川东北石笋记录的334～320ka夏季风变化与影响机制

间冰期气候是古气候研究中重点关注的内容之一。通过对川东北宋家洞石笋SJ5-6高精度~(230)Th定年和高分辨率氧同位素分析,重建了该地区334~320ka(MIS9)时期高分辨率夏季风气候变化历史。结果发现,SJ5-6记录的夏季风变化趋势总体上与亚洲季风区其他石笋记录相似,也与南极冰芯记录的温度变化基本一致,反映了在MIS9间冰期南半球高纬度地区温度变化可能对川东北地区的夏季风气候变化产生了重要影响。     

变形沉积物之上劳伦冰盖的不稳定性和气候变化

晚更新世气候变化主要是指距今23000a、41000a和100000a间与太阳辐射轨道变化相对应的气候旋回，未次冰期极盛期之后环北大西洋地区的高分辨率的古气候记录反映出的气候突变表明了气候变化的其它因素，这种气候变化被认为是北大西洋地区冰盖融水和冰川漂移导致的温盐水环流而形成的同等突变造成的．延续至末次冰期的气候记录标志着相似的高频率、非周期性气候变化，但还未弄清其原因．     

新仙女木事件的发生及其全球性意义

综合国内外学者对短时间尺度气候事件的研究成果 ,对新仙女木事件 ( YD)的全球性分布及其界定方法和成因机制进行探讨。揭示了新仙女木期的气候特征和多种不同的气候替代指标 ,表明在太阳辐射 -大气 -冰盖 -陆地 -生物相互作用、多层次反馈的全球气候系统中存在着非线性气候变化 ,且在时间上、地域上存在着明显的差别 (不同步性 )。进一步阐明了 YD事件是全球性气候突变事件 ,是全球气候变暖、海平面上升过程中一次短暂的滞缓或回返 ,支持了 Fairbanks的气候 -海平面变化理论。冰期 -全新世过渡期气候变暖的驱动力是地球轨道参数的变化 ,YD事件作为非轨道事件 ,其驱动力可能归因于全球 CO2 浓度的变化 ,但 CO2 变化的因果关系至今尚无定论。     

全球变暖背景下气候内部变率导致热带辐合带移动的不确定性

基于两套模式的大集合试验结果,评估了气候内部自然变率对热带辐合带(ITCZ, Intertropical convergence zone)未来南北移动的影响。研究发现,模式间ITCZ的移动差异源自中高纬度的外强迫模拟差异,而气候内部变率主要通过热带过程调控ITCZ的位置变化。在通用地球系统模式大集合(Community Earth System Model Large Ensemble, CESM-LE)试验中,厄尔尼诺-南方涛动(El Ni■Oscillation, ENSO)振幅变化的自然变率会通过中等和极端厄尔尼诺降水的非线性信号调制ITCZ的移动幅度,而在MPI-GE(the Max Planck Institute Great Ensemble)试验中,ITCZ的位置变化主要与大西洋海温梯度信号异常有关,相较而言ENSO振幅对ITCZ的影响很有限。总体而言,全球变暖背景下由于内部自然变率引起的ITCZ南北移动不确定性幅度能解释未来预估模式间的差异约为20%,但对ITCZ移动的模拟不确定性有贡献。     

PAGES/CLIVAR相互交叉的研究计划

CLIVAR/PAGES工作组成立于20世纪90年代中期,由国际地圈—生物圈计划(IG-BP)的PAGES(过去全球变化)项目和世界气候研究计划( WCRP)的气候变化和预测项目(CLIVAR)共同组建。详情见会议报告及有关出版物( www.clivar .org/organization/pages/index.ht m)。PAGES/CLIVAR将结合IGBP—WCRP有关的新项目加强合作力度,修改后的计划参考如下:①促进IGBP和WCRP相关地区内的高分辨率、钻探数据、定量的季节至年际尺度的古②促进PAGES和CLIVAR综合分析古气候数据项目的合作,进而揭示季节至千年内时间尺度上气候系统变化模…     

末次冰期中国黄土古气候记录与高纬冰心及热带海洋记录对比

通过对比南北半球高纬冰心记录、热带海洋记录及中国黄土古气候记录，获得末次冰期全球气候变化的两套模式的认识。一套模式以格陵兰冰心记录为代表，具有高频变化、等值波动、快速转换等特征。另一套模式以苏禄海、南极冰心记录为代表，表现为与全球冰量变化相似的特征。中国黄土粒度记录了两套模式的过渡类型。两套模式反映了全球气候系统的两套连通机制，一套是通过冰量变化—海面变化，传达气候变化信息；另一套是通过冰量变化—大气圈波动—粉尘、水汽波动，引起气候系统的不稳定性变化。作为两套模式的过渡类型，黄土粒度的冰量变化特征可能是沙漠界限变化的反映，而短周期波动则可能与冬季风强度变化有关。黄土粒度的短周期波动与格陵兰冰心记录的较好对比说明它们之间存在由大气圈过程（包括大气环流、粉尘和水汽等）传递的联系。     

ODP 188航次：南极普里兹湾—Cooperation海的地质史及其古海洋学

南极冰盖是全球气候系统的重要组成部分 ,并且对全球海平面有重要的影响。有必要测定冰盖在气候变化期中的波动以检测其行为模式。南极冰期的精确起始年代尚待测定 ,且对冰期前的生物数据所知甚少。有关目前南极冰盖随全球气候变暖是生长还是消亡资料并不多 ,特别是上新世和更新世期间的东南极冰盖的稳定性还存在争议 ,对南极冰盖更新世期间变化的了解仅限于罗斯海和横贯南极山脉区。本航次将依据南极大陆边缘钻孔的沉积记录建立冰盖生长和消减的详尽历史 ,并了解冰盖自身对毗邻大洋气候变化是如何响应的。正确地评估南极大陆不同历史时期被…     

“未来地球气候变化的模式”得到了初步印证

通过海洋生态变化,确定了海洋生态系统的可持续发展的动力是营养盐硅和水温。营养盐硅是主要发动机,水温是次要发动机。对此,杨东方等提出了营养盐硅的补充机制。文章揭示了＂未来地球气候变化的模式＂：近岸地区和流域盆地的气候模式、内陆的气候模式和海洋的气候模式。由于这样的气候,产生了3个不同的区域：近岸地区和流域盆地成为多雨区,内陆成为干旱区,海洋成为风暴潮区。这个＂未来地球气候变化的模式＂在以后的年代中逐渐得到证实,在2010年的天气变化中得到了充分的证明。因此,应该充分了解这样的气候变化模式,积极应对它给人类带来的旱涝灾害和高温,为中国的防灾减灾,提供科学依据。     

气候不稳定性记录研究的新进展

将北大西洋地区所发现的气候不稳定性记录的研究状况与中国黄土的高分辨率气候记录相对比表明：东亚气候的不稳定性变化有其独特的一面,尤其是黄土记录中发生于末次冰期的极端气候变化与北大西洋深海沉积物、格陵兰冰心有一定的差别,此时西伯利亚高压的变动使得东亚的大气环流格局的变化更为突出。北半球高纬度地区与中纬度地区所发现的气候不稳定性记录为我们提供了未来气候环境变化的参照系。气候不稳定性变化的证据对认识气候系     

气候变化与亚太海洋区域:影响·适应·风险管理

本文回顾了国内外气候变化评估报告和相关研究成果,概述了气候变化对亚洲-太平洋地区(简称亚太地区)海洋区域的影响、适应和风险管理等.结果表明,亚太地区的气候与海洋环境发生明显变化,陆地和海洋表面温度上升,冰川和积雪等退缩,区域内的季风、降水和海洋环流的时空分布格局变化显著;气候变化对海洋区域的影响与风险主要表现为:海洋生境损失的增加和生物多样性的减少,海洋物种地理分布的迁移和季节活动规律的改变,中国近海赤潮和绿潮等生态灾害的频现,以及海平面的持续上升、风暴潮趋强和沿岸洪涝的频发及其对沿海地区经济社会安全和海洋产业可持续发展的威胁;并且,由于海洋气候变化的影响与风险分布具有明显的不均匀性,特别是海岸带低洼地等脆弱性较高的地区和社区,因此,基于风险管理的理念,总结了应对气候变化的若干协同适应策略与建议.     

基于IPCC-CMIP5的中国东部近海表层水温未来预估分析

近海海表温度（sea surface temperature,SST）的变化对我国沿岸海洋生态环境和渔业资源具有重要影响,研究其变化规律尤其是预估其未来变化一直是物理海洋学的重要研究课题。政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC）第五次评估报告（The fifth Assessment Report,AR5）对全球及部分典型区域的未来气候变化进行了预估,已成为全球公认的研究气候变化的科学依据。本文利用IPCC第五次评估报告的模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project phase 5,CMIP5）中五个具有代表性的模式（ACCESS1.3、BCC-CSM1.1、CCSM4、GFDL-ESM2G、MPI-ESM-MR）,对未来80年（2030、2060、2090年）相对于2010年中国东部近海（渤海、黄海、东海）表层水温的年代际及季节性变化规律在RCP4.5气候情景下进行了预估分析。通过分析发现中国东部近海表层水温在未来80年内有明显升温趋势：从年代际上看,到2090年表层水温升温幅度达1.18—1.71℃,其中2030—2060年升温最快,2060—2090年升温速度减缓;从季节上看,不同海域不同季节表层水温升温幅度达1.16—2.04℃,中国东部近海各海区在夏季升温幅度较大,冬季较小。     

新仙女木事件的发生及其全球性意义

综合国内外学者对短时间尺度气候事件的研究成果,对新仙女木事件（ＹＤ）的全球性分布及其界定方法和成因机制进行探讨。揭示了新仙女木期的气候特征和多种不同的气候替代指标,表明在太阳辐射－大气－冰盖－陆地－生物相互作用、多层次反馈的全球气候系统中存在着非线性气候变化,且在时间上、地域上存在着明显的差别（不同步性）。进一肯阐明了ＹＤ事件是全生气候突变事件,是全球气候变暖、海平面上升过程中一次短暂的滞缓或回返