公元10世纪冰岛埃尔加(Eldgjá)火山喷发对中国的古气候效应

本文通过搜寻公元10世纪冰岛埃尔加(Eldgjá)火山喷发前后(公元932～948年)各地气候冷暖变化的历史文献记录以及树轮记录，重点发掘并考订了中国的历史文献记录，对公元10世纪冰岛埃尔加火山喷发的气候效应，特别是对中国的气候效应进行了分析。综合中国、欧洲和中东以及日本等地的历史文献记录与树轮记录，发现埃尔加火山喷发后的气候变冷集中在公元934～935年和公元939～942年两个时期。公元934～935年的降温可能是欧洲和中东的区域性降温，公元939～942年的降温在全球范围有广泛表现。埃尔加火山喷发开始后直至公元938年，中国出现了区域性的气候变暖，变暖的峰值可能在公元934年。从现有历史文献证据分析，埃尔加火山喷发后中国的降温发生在公元939～942年。初步估计，公元939年到940年冬季(939年12月至940年2月)中国洛阳开封一带相对于公元933～938年的降温幅度可达5℃～8℃。我们对埃尔加火山喷发过程的考订印证了前人的推测：埃尔加火山在3～8年的喷发过程中，可能于公元934年和939年前后各出现一个喷发的高潮。     

～934 AD冰岛Eldgjá火山喷发气候效应的中国历史文献记录

用中国的历史文献来研究较早历史时期的火山喷发的气候效应,尤其是喷发持续时间长、过程复杂的冰岛式火山喷发的气候效应,是一项探索性的工作。本文主要探讨了-934 AD冰岛Eldgjá火山喷发在中国的气候效应,发现在Eldgjá火山喷发后,中国的气候变冷突出表现在93-～942 AD,初步估计,939/940 AD冬季洛阳开封一带相对于933-938 AD的降温幅度可达5℃-8℃。在北半球范围,Eldgjá火山喷发后的气候变冷集中在935-937 AD(峰值在935 AD)和939-942 AD(峰值在939-940 AD)两个时期。推测Eldgjá火山在长达3-8年的喷发过程中,可能于934-935 AD和938-939 AD前后各出现一个喷发的高潮。     

The Relation between the 72 ka BP Event and the Toba Super-eruption

72 ka BP左右的强降温事件是末次冰期最大的气候突变事件,且同时期发生了第四纪以来最强的火山喷发———Toba火山喷发,后者在此次强降温事件中扮演着什么角色一直是古气候学界研究的热点。对此进行深入的研究,有助于全面评价火山喷发的环境效应,进一步完善末次冰期突变事件的成因机制。系统回顾深海岩芯、极地冰芯、洞穴石笋、黄土、湖泊等古气候载体的研究成果,这些记录对72 ka BP左右的强降温事件和/或Toba火山喷发进行了不同程度的描述,并从不同的角度分析二者的关系。从72 ka BP左右的强降温事件和Toba火山喷发的时间上,以及火山喷发对气候变化影响的机理上看,Toba火山喷发确实对这次强降温事件产生了实质性影响。这个影响在格陵兰冰芯记录中表现得尤为明显,并得到了气候模拟的进一步支持。然而,部分低纬海洋记录研究表明,Toba火山喷发前后气候没有发生显著变化,至少低纬地区的气候不如高纬地区变化明显。古生物研究同时显示出Toba火山喷发并未对其生存环境产生灾难性的影响,由此可见,72 kaBP左右的强降温事件驱动机制及其对Toba火山喷发的响应程度尚存争议。今后的研究应重视提高气候记录分辨率和探测Toba火山喷发证据的研究,从解剖事件的内部结构特征入手,进而建立气候模式与火山效应之间的联系,以此来明确＂72 ka事件＂驱动机制及其对Toba火山喷发的响应关系。     

北半球72 ka BP气候突变事件及其与Toba火山的关系

72 ka BP左右的强降温事件是末次冰期最大的气候突变事件,且同时期发生了第四纪以来最强的火山喷发——Toba火山喷发,后者在此次强降温事件中扮演着什么角色一直是古气候学界研究的热点。对此进行深入的研究,有助于全面评价火山喷发的环境效应,进一步完善末次冰期突变事件的成因机制。系统回顾深海岩芯、极地冰芯、洞穴石笋、黄土、湖泊等古气候载体的研究成果,这些记录对72 ka BP左右的强降温事件和/或Toba火山喷发进行了不同程度的描述,并从不同的角度分析二者的关系。从72 ka BP左右的强降温事件和Toba火山喷发的时间上,以及火山喷发对气候变化影响的机理上看,Toba火山喷发确实对这次强降温事件产生了实质性影响。这个影响在格陵兰冰芯记录中表现得尤为明显,并得到了气候模拟的进一步支持。然而,部分低纬海洋记录研究表明,Toba火山喷发前后气候没有发生显著变化,至少低纬地区的气候不如高纬地区变化明显。古生物研究同时显示出Toba火山喷发并未对其生存环境产生灾难性的影响,由此可见,72 ka BP左右的强降温事件驱动机制及其对Toba火山喷发的响应程度尚存争议。今后的研究应重视提高气候记录分辨率和探测Toba火山喷发证据的研究,从解剖事件的内部结构特征入手,进而建立气候模式与火山效应之间的联系,以此来明确“72 ka事件”驱动机制及其对Toba火山喷发的响应关系。     

长白山天池火山全新世大喷发挥发性气体释放量的分析和估算

火山喷发是地球上一种壮观的自然景象 ,火山喷发的同时一般都喷出气体 ,火山爆炸式喷发时巨量的气体被喷入空中 ,对全球气候造成较大影响。长白山天池火山于全新世发生过两次较大的爆炸式喷发 ,根据本文的分析和估算 ,后一次即天池火山公元 1199～ 12 0 1年的那次大喷发 ,逃逸到空中的挥发气体含量分别为 :CO2 约 (0 .31～ 1.5 6 )× 10 8t,S(主要是 H2 S和 SO2 )约 1.96× 10 7t,F2 约 7.86× 10 6 t,Cl2 约 (0 .78～ 6 .2 4)× 10 7t,对全球气候曾产生过重要影响     

白垩纪—古近纪界限时期的陆地气候重建进展

白垩纪—古近纪(K-Pg)界限时期发生了地质历史中最严重的生物大灭绝事件之一,重建该时期气候演化历史及其对生态系统的影响对理解深时气候演化规律和预测未来气候变化都具有重要意义。相比海相剖面而言,基于陆相剖面的白垩纪—古近纪界限时期古气候重建研究开展较晚,相关成果缺乏系统总结和集成。本文系统回顾了全球陆相白垩纪—古近纪界限剖面的分布情况和事件年代学新进展,总结了基于以上剖面重建的定量古气候记录和德干火山喷发记录,建立了界限时期中纬度陆地年平均温度和大气CO₂浓度时间演化序列。陆相剖面分布相对集中且数量较少,中国是该时期陆相剖面发育最多的国家之一,多个盆地已经建立了德干火山喷发记录,在重建该时期陆地气候上具有很大潜力。基于陆相沉积物汞元素地球化学记录表明,德干火山作用导致了晚马斯特里赫特期变暖事件并触发了白垩纪末期生物大灭绝。中纬度陆地年平均温度重建结果显示马斯特里赫特期中期全球经历了～10℃的降温,到马斯特里赫特期晚期德干火山初始喷发前显著升温至～20℃,并在白垩纪—古近纪界限前后发生多次快速波动。尽管65～63 Ma之间陆地温度记录相对缺失,69～65 Ma之间重...     

超级火山喷发及其环境效应SCIEI北大核心CSCD

超级火山喷发可以在极短时间内剧烈改变区域地形地貌,引起全球性气候巨变,是人类赖以生存的地球宜居环境的严重威胁。因此,剖析地质历史上的超级火山喷发事件及其环境效应,将有助于我们预测和应对未来可能的超级火山喷发及其造成的自然灾难。本文从超级火山和超级喷发的定义入手,重点介绍超级火山喷发的固相和气相产物、如何鉴别地质历史上的超级火山喷发、以及超级火山喷发可能带来的环境和社会影响。由于最近一次超级火山喷发发生在2.6万年前的新西兰,人类文明并没有经历过超级火山喷发,科学家们主要通过二十世纪以来有记录的小型火山喷发、冰芯和年轮记录、火山-环境-气候模型等来推测、反演和模拟超级火山喷发对气候和环境的影响。已有的研究表明,超级火山喷发产生的碎屑熔岩流和岩浆房塌陷产生的破火山口给周边地区环境造成直接的摧毁;进入平流层的火山气体经过物理化学变化形成气溶胶,有效的反射和吸收太阳辐射,从而导致长达数年的区域甚至全球性的剧烈降温和降水减少。尽管科学家们已经做了很多数值模拟和推演,但超级火山喷发的影响仍然是难以估计的。特别是超级火山喷发发生的季节和地点会带来不同的火山-海洋-大气-植被耦合效应,导致不同规模的气候和环境变化,未来应当加强这方面的研究。     

青海湖近千年来气候环境变化的湖泊沉积记录

本文通过对青藏高原上所钻取的古里雅冰芯和青海都兰树轮高分辨率气候变化记录的对比,分析了过去近2 000a来的气候变化特征.结果表明:1)这两个地区过去2 000a来温度都在波动中逐渐上升,展示了气候逐渐变暖的趋势.进入20世纪以来,气候显著变暖,并有加速变暖的趋势;2)树轮和冰芯均明显地记录了小冰期的3次冷期,其出现的时间基本上一致.小冰期并不是过去2 000a来的最寒冷的时期.冰芯和树轮记录均表明公元初的寒冷程度要大于小冰期;3)古里雅冰芯所记录的温度和降水量揭示出,过去近2 000a来的降水和温度变化的总趋势是正相关关系;但在短时间尺度上,温度和降水的变化并不同步.这主要表现在两个方面,一是温度长期变化中的低频波动频率要大于降水,二是虽然温度和降水的变化在百年级时间尺度上有正相关性,但降水的变化要滞后于温度变化50～100a;4)同时周期分析表明,古里雅冰芯中的δ180和积累量以及都兰树轮记录的变化周期大多数与太阳活动有关,表明青藏高原地区冷、暖、干、湿变化的主要驱动力可能是太阳活动的变化;5)对这两记录的对比研究也揭示了气候变化的区域差异.如中世纪暖期在都兰树轮记录中很强而在古里雅冰芯记录中很弱,而都兰树轮记录中,中世纪暖期以后至1 800A.D.在波动中变冷,但在古里雅冰芯记录中这一时期在波动中变暖.     

青藏高原地区过去2000年来的气候变化

依据冰芯、树轮、沉积物分析和冰川波动等各单点古气候代用资料,以及重建的综合温度变化曲线,分析了近 2000年青藏高原温度变化的整体性和区域性特征。全青藏高原综合温度曲线显示中世纪暖期（1150-1400年）、小冰期（1400-1900年）以及公元 3～5世纪冷期的存在。青藏高原温度变化具有明显的区域性特征。在 9～11世纪,青藏高原东北部以温暖为特征,而青藏高原南部和西部表现为寒冷。青藏高原南部和西部分别于1150-1400年（此时段在高原东北部表现为弱暖期）和1250-1500年经历了气候变暖。与中国东部文献记录的最新综合研究结果比较,高原东北部与中国东部的温度变化最为一致。而且,许多重大气候事件,如1100-1150年、1500-1550年、1650-1700年和1800-1850年的冷事件在高原和中国东部同时出现,而后 3次冷期与小冰期期间中国西部发生的冰川前进相匹配。     

五大连池世界地质公园老黑山景区火山地震遗迹的发现及其意义

五大连池世界地质公园的老黑山、火烧山是我国有详实史料记载的喷发时间最新的活火山,公元1720—1721年喷发距今已300年.火山地震与火山喷发关系密切,但在熔岩台地上较难区分熔岩流动造成的岩石变形与地震造成的构造变形.前人利用地震台网记录和史料记载,对老黑山和火烧山地震的活动特征、火山喷发与地震的关系做过大量研究,但迄...     

火山活动的气候影响及其冰芯记录研究进展

系统地总结了不同时间尺度内火山活动影响气候的机理,回顾了不同区域冰芯记录火山喷发物质沉积信号的研究历史,阐述了不同气候模式对火山活动影响气候的数值模拟结果,并指出了相关研究中存在的不确定性.结果表明:火山活动通过释放大量的火山物质气溶胶影响气候波动,在年际至年代际时间尺度上,这种影响是显著的;然而,在更长的时间尺度上这种影响是否仍然存在,尚需更多研究的证实.冰芯中火山喷发物质沉积记录为研究历史时期火山活动及其气候影响提供了必要的参考资料,相关的气候模式利用该沉积记录较好地模拟了火山活动对区域乃至全球尺度气候的影响,为我们认识火山活动影响气候变化的机理提供了重要的理论支持,同时也为研究未来火山活动对气候的可能影响提供了参照.但是,冰芯中火山喷发物质沉积记录研究及数值模式模拟结果中尚存在诸多的问题和不确定性.     

宋元时期中国西北东部的冷暖变化

根据历史文献中的作物种植界线、种植制度变化、植物及异常气象水文物候等记载,并辅以树轮、湖泊沉积等自然证据指示的冷暖变化状况,分析了宋元时期(960～1368A.D.)我国西北地区东部的冷暖变化特征。主要结论是： 960A.D.前后,西北东部地区冷暖程度与今(即 1951～1980年)基本一致; 960s～1040s,气候逐渐增暖; 1040s～1110s,气候较今暖; 1110s以后,气候转冷; 12世纪末,气候又再次明显转暖; 1260A.D.之后,温度下降,自13世纪末进入寒冷期。西北东部的这一冷暖变化过程不但与毗邻地区湖泊、特别是树轮等所指示的冷暖变化过程较为一致,而且与中国东部地区的冷暖变化也基本一致,但13世纪后期的降温幅度较中国东部更为明显。     

中国历史文献中的异常大气光象记载与世界火山活动

中国历史文献记载的某些异常曙暮光、日月和天空颜色异常现象,可能是在适宜条件下由重大的火山喷发产生的火山尘幕所致.将15世纪以后的这类异常大气光象记载与世界重大火山活动的记录详细对比,发现1525年、1638年、1640年、1853年、1883年、1911年等年份多处地点观测到的异常大气光象与世界重大火山活动有很好的对应关系.以1883年和1640年为例,从火山的喷发时间、地理位置和大气环流条件等方面,推证这些异常的大气光象是火山尘幕的影响所致.认为这类历史记载可以作为火山活动的间接证据,从而为搜寻早期重大火山活动信息提示了新途径.     

新疆昭苏云杉树轮纤维素δ~(13)C的气候意义

依据树轮纤维素δ13C测定数据 ,分析了其气候意义 .结果表明 ,树轮Δ 13C与气候诸要素之间有明显的相关性 ,包括降水、相对湿度、温度、日照时间 (或太阳辐射 )等 ,部分原因可归咎于云杉是一种浅根系植物、其生长对气候的变化较为敏感 ,因为它生长过程中所必需的各种养分和水分均是根系吸收的 .分析表明 ,温度与树轮Δ13C的相关性是它们与相对湿度或降水之间交互相关的结果 ,日照时间与树轮Δ13C呈正相关与光呼吸有关 .利用树轮Δ13C与降水之间的函数关系 ,恢复了近 30 0a来新疆昭苏地区的降水变化 ,恢复的系列与历史文献记录和树轮指数所揭示的降水历史有较好的对应性 .     

新疆昭苏云杉树轮纤维素δ13C的气候意义

依据树轮纤维素δ13C测定数据,分析了其气候意义. 结果表明,树轮Δ13C与气候诸要素之间有明显的相关性,包括降水、相对湿度、温度、日照时间(或太阳辐射)等,部分原因可归咎于云杉是一种浅根系植物、其生长对气候的变化较为敏感,因为它生长过程中所必需的各种养分和水分均是根系吸收的. 分析表明,温度与树轮Δ13C的相关性是它们与相对湿度或降水之间交互相关的结果,日照时间与树轮Δ13C呈正相关与光呼吸有关. 利用树轮Δ13C与降水之间的函数关系,恢复了近300 a来新疆昭苏地区的降水变化,恢复的系列与历史文献记录和树轮指数所揭示的降水历史有较好的对应性.     

后记

中国第四纪研究委员会高分辨率气候记录专业委员会与珊瑚礁专业委员会 2 0 0 1年1 0月在广州联合召开了第一次学术会议 ,对中国高分辨率气候 -环境记录的研究做了回顾和展望。作为中国高分辨气候记录研究的一次巡礼 ,本期所刊出的大部分文章就是由高分辨率气候记录专业委员会组稿、经有关专家审稿和作者们认真修改后的成果。几种重要的年分辨率气候记录 ,如历史文献、石笋、树轮、珊瑚和冰芯本期都涉及到了。从中能够了解到 ,中国的高分辨率气候环境记录研究究竟能够做什么或正在做什么。怀着喜悦的心情 ,我们在本期文章中看到了一些有新意…     

长白山火山公元1199～1201年喷发的历史记录

长白山天池火山是世界著名的火山之一,是我国规模最大、最具有潜在喷发危险的一座近代活动火山。目前,国内外许多火山学者为了研究天池火山最近一次大喷发年代问题,做了大量工作,并取得了一些年代资料,但一直没取得有关这次大喷发历史记载的证实。笔者等再次收集和查阅了一亿七千万字的文史古籍资料,通过整理、筛选、考证、对比和分析处理, 发现了长白山天池火山,于公元1199～1201年一次大喷发的历史记录。这对于长白山天池火山未来喷发危险性的研究具有重要的意义。     

历史极端寒冬事件研究——1892/93年中国的寒冬

1892/93年冬季中国东部地区严寒.本文依据历史文献记载复原了该寒冬实况,推演主要的两次强寒潮天气过程,绘制了雪、冰、冻雨和动植物冻害的地域分布图;定量推断各地最低温度值,并与早期器测温度记录相印证,绘制最低温度等值线图.指出1893年1月苏州、温州的推断最低气温分别为-15℃和-13℃,上海、汕头和香港的早期器测记录的最低气温分别为-12.1℃,-0.6℃和0℃,均低于20世纪以来的极端低温记录;河流封冻南界达28°N,北回归线以南地方多次出现严重冻雨,冻雨南界达21°29′N.由此认为1892/93年冬季是中国最近百余年的首位寒冬——这是在北半球许多地区的小冰期寒冷气候已结束、开始转暖,而中国仍然寒冷时的极端寒冷事例.此寒冬前后的气候特点是:1892年秋季冷空气活动频繁、初雪日期提前,1893年中国东部多雨、台风活动较频繁.该寒冬的背景是:位于第13太阳活动周的上升段;发生于极强的厄尔尼诺事件结束2年后的非厄尔尼诺年,对应于赤道中东太平洋海温变冷时段;寒冬之前全球火山活动较频繁,有重大火山喷发.     

地壳增生带内火山作用的方式与速度:以冰岛为例

关于近年来冰岛的火山活动历史,史料记载的十分清楚,但对于公元900年以来有关火山活动记载及火山灰年代学的综合资料却很不完全。近300年期间,每一世纪有20次喷发,火山灰年代记录表明自该国家的1100年以来具有类似的喷发速度。这一时期火山的生成率估计约为4.3km~2/每世纪,或43000km~3/Ma。以这样的速度考虑,具有14.5Ma连续地质历史的冰岛本土约是在其1/10的时间内形成的,表明有具大的“下沉”及冰岛幔柱“源”。除迅速剥蚀而外,下沉还包括了火山带内岩石的再度循环。地震研究表明,欧洲地壳板块与美洲地壳板块之间的平面状边界位于冰岛裂谷带之下,尽管它们有其各自的构造型式,但均具有特征性的火山系统组合。这样的系统在第三纪建造中表现为基性岩墙群,它们切过中心火山群,从而进一步表明火山作用过程以及推断的火山活动速率在冰岛的地质历史中具有其连续性。地壳增生作用虽然在稳定板块内相距很远的各点之间可能是连续的,但是在火山作用及地壳伸展事件的长时间内,在裂谷带中却表现为周期性突发事件,其典型实例即为1975年、1985年出现的Krafla事件。     

长白山火山灾害及其对大型工程建设的影响

长白山火山是世界著名的活火山,历史时期有过多次喷发,有再次爆发的危险.长白山火山最大的一次爆发发生在公元1199-1200年,这次大爆发的火山灰最远到达距其1 000km远的日本北部.依据这次大爆发由火山喷发空中降落堆积物、火山碎屑流和火山泥流造成的巨大火山灾害,预测了长白山火山未来爆发火山灾害的类型、强度和范围,并编制了长白山火山未来爆发火山喷发空中降落堆积物灾害预测图、火山碎屑流灾害预测图和火山泥流灾害预测图.该研究可预防和减轻火山灾害,指导核电站等大型工程选址.