长链烯酮在古大气二氧化碳分压重建的应用

大气二氧化碳浓度的变化与全球冰盖变化、温度、海平面变化密切相关,了解过去大气二氧化碳浓度的变化及对二氧化碳与气候之间关系的研究,是预测未来气候变化的重要手段。长链烯酮碳同位素是重建古大气二氧化碳分压(p CO2)的重要指标之一,广泛应用于新生代以来大气二氧化碳的重建。对长链烯酮重建大气二氧化碳的方法进行了综述,介绍了颗石藻长链烯酮的地球化学性质,回顾了二氧化碳被动扩散模型的发展、长链烯酮重建二氧化碳的指标的发展及其不确定性,颗石藻的碳浓缩机制以及新生代以来长链烯酮重建大气二氧化碳的地质记录。     

青藏高原东北缘小水子地区晚中新世-上新世生态演化及其意义

晚中新世-上新世古生态演化是探讨构造-气候-生态环境相互耦合作用的热点议题,该时段不同区域C₄植物是否发生大规模扩张及其在时空维度上如何演化等问题尚存争议。以青藏高原东北缘小水子红黏土为研究对象,基于总有机碳同位素重建了小水子地区晚中新世-上新世（6.7~3.6 Ma）的植物生态型,并结合周边结果对C₃/C₄植被时空演化进行综合对比研究。研究表明：小水子地区晚中新世-上新世以C₃植被为主（平均丰度95%）,伴生小部分C₄植被;C₄植被在空间上以六盘山为界呈现东多西少模式,南北方向上在37°~38° N范围内达到峰值;从时间演化序列上来看,4 Ma前小水子地区生态演化与黄土高原大致相同,晚中新世C₄植被含量较高、C₃植被含量较低,上新世早期C₄植被减少、C₃植被增多,大气CO₂浓度与区域降水变化可能是植被演化的主要影响因素;4 Ma左右夷平面区域构造活动可能导致了小水子地区C₄植被差异性演化。     

利用大气CO2浓度倍增试验探讨暖干与暖湿

自工业革命以来,大气CO₂浓度持续升高;现代观测和未来预估都显示中国气候有变干的趋势。然而,地质重建记录显示,温暖时期往往伴随着湿润的气候条件,与现代观测和未来预估存在明显差别。地质记录反映的是平衡态下的气候,而现代观测或未来预估反映非平衡态下的气候变率。这一古气候与现代气候研究的差别,可能和气候态有关,但目前仍缺少深入研究和合理解释。文章利用挪威地球系统模式NorESM1-F,开展大气CO₂浓度倍增的瞬变试验和平衡态试验,并用Sc-PDSI(Self calibrating-Palmer Drought Severity Index)指示非平衡态条件下和平衡态条件下中国的干湿变化。模拟结果表明：随着大气CO₂浓度的升高,无论在非平衡态还是平衡态条件下,中国的年均降水量增加;但温度升高的同时潜在蒸散发加剧,使得我国气候整体变干。上述古气候“暖湿”与现代气候“暖干”之间的矛盾,源于二者对干湿定义的差别。古气候记录显示的暖湿,主要反映环境湿度(降水量、土壤湿度、植被量)在温暖的条件下增加;而现代观测显示的暖干,揭示的是中国的...     

气候模式的概念、方法和现状

一、什么是气候模式 估计大气中二氧化碳含量增加引起的气候变化的主要方法是“物理方法”。所谓“物理方法”,就是根据基本的物理定律(如牛顿运动定律,能量守恒定律和质量守恒定律等)来确定“气候系统”的各种成份(大气、海洋、冰雪、植被及陆地表面等,见图1)的性状。这些物理定律通常是用数学方程式表达的,由此构成了气候的数学模式,也就是我们所说的气候模式。气候模式不仅可用于模拟当代气候,而且可用于模拟某些“外部”条件(如地球大气所接受的太阳能量,大气中二氧化碳含量等)的改变所引起的     

大洋有孔虫中硼同位素研究与大气pCO2的重建

大气二氧化碳浓度(pCO2)的变化在全球气候演化中起着重要的调节作用,重建古大气pCO2的变化历史,有助于预测和研究未来的全球气候变化。大洋有孔虫中的硼同位素比值能够反映海水酸碱度的变化,从而为重建大气二氧化碳浓度的变化历史提供了一种新的手段。文中首先简要回顾硼同位素的研究现状,利用硼同位素重建大气二氧化碳浓度变化的原理依据,在此基础上,测试分析了西赤道太平洋806孔全新世和末次冰期最盛期Globigerinoides ruber样品中的硼同位素,得到该地区全新世和末次冰期最盛期大气二氧化碳体积分数分别为(276.7±24)×10-6(2s.d.)和(178.4±16)×10-6(2s.d.),与极地冰心记录吻合得很好。大洋有孔虫中的硼同位素是一个非常有潜力的古海水酸碱度替代指标。     

大洋有孔虫中硼同位素研究与大气pCO_2的重建

大气二氧化碳浓度(pCO2)的变化在全球气候演化中起着重要的调节作用,重建古大气pCO2的变化历史,有助于预测和研究未来的全球气候变化。大洋有孔虫中的硼同位素比值能够反映海水酸碱度的变化,从而为重建大气二氧化碳浓度的变化历史提供了一种新的手段。文中首先简要回顾硼同位素的研究现状,利用硼同位素重建大气二氧化碳浓度变化的原理依据,在此基础上,测试分析了西赤道太平洋806孔全新世和末次冰期最盛期Globigerinoides ruber样品中的硼同位素,得到该地区全新世和末次冰期最盛期大气二氧化碳体积分数分别为(276.7±24)×10-6(2s.d.)和(178.4±16)×10-6(2s.d.),与极地冰心记录吻合得很好。大洋有孔虫中的硼同位素是一个非常有潜力的古海水酸碱度替代指标。     

21 ka以来东亚夏季风区南部和北部气候变化的模拟与重建对比

古气候重建和模拟研究相结合可有效揭示气候变化的机制,但针对东亚夏季风区的相关研究还有待深入。文章基于现代观测数据及古气候记录的定量化重建结果,评估过去21 ka气候瞬变模拟(Transient Climate Evolution simulation over last 21000 years,简称TraCE-21ka)对现代东亚气候及古夏季风演变的再现能力,对比分析其异同并探索东亚夏季风区南部(SEASM)和北部(NEASM)特征时期的气候变化及可能的驱动机制。结果表明:TraCE-21ka模拟和定量化重建结果相对一致,即末次冰盛期偏干冷,全新世早中期偏暖湿,但模拟的变化幅度小于重建。相对于SEASM,NEASM变化幅度较显著。同时,SEASM的温度及降水和NEASM的温度在整个全新世期间模拟和重建的结果一致性较高,但NEASM模拟和重建的降水在晚全新世一致而早全新世不一致。相对于重建降水的南部和北部显著不同步变化,即南部降水在早全新世高而北部在中全新世高,模拟降水的南、北差异性较小,且为全新世持续减弱夏季风演变的结果。这种重建与模拟间的不同可能来源于地表过程对气候演变敏感度的区域性差异,也可能来源于粗分辨率模拟所造成的系统性气候偏移。     

新生代主要暖期及其对“人为变暖”的启示

地质历史中的暖期常被视为评价未来“人为变暖”的参考.新生代在总体降温的背景下发育了3个持续的温暖时期,早始新世、中中新世和上新世,地球依次经历了两极无冰、南极有冰和两极有冰的状态.多种指标重建结果显示,大气CO2浓度在早始新世达到或超过2000ppmv,而在中中新世和上新世接近甚至低于现代水平(390ppmv),表明地...     

广东雷州半岛河头镇ZKA01钻孔剖面晚渐新世—早更新世孢粉组合及古植被演替

对广东省雷州半岛新生代钻孔ZKA01中的孢粉化石数据进行了系统研究。通过孢粉数据分析,该钻孔自下而上可划分出8个孢粉组合。晚渐新世,该地区植被的垂直分带明显,周围高山有针叶林分布,平原上生长着落叶阔叶与常绿阔叶混交林,气候温凉湿润。早中新世,该地区的植被类型由落叶阔叶与常绿阔叶混交林演变为常绿阔叶林和热带雨林,气候由温暖干旱变为炎热潮湿。晚中新世,该地区的植被类型又演变为山地针叶林和平原上的落叶阔叶与常绿阔叶混交林,气候重新变得温暖湿润。上新世—早更新世,该地区的植被类型为落叶阔叶与常绿阔叶混交林,气温变化波动明显,总体为温凉湿润的气候。孢粉组合所反映的晚渐新世—早更新世气候变化特征与全球气候变化趋势具有较好的可比性。     

早新生代温室气候及冰期气候转型的模拟研究

早新生代是地质史上最后一个温室气候期,随后南极冰盖形成,地球进入到晚新生代冰期。温室气候的成因和冰期气候转型的机制一直是国际相关学界关注的问题。评述国际上对此开展的古气候模拟,反映了早新生代温室气候受到了海洋和大陆的地理位置、暖海洋温盐环流和海洋热输送、太阳辐射和大气CO2浓度变化的作用和影响。古气候模拟还反映了早新生代温室气候转向冰期气候,受到了大洋通道改变和高原构造隆起、大气成分变化以及海陆生态系相互的作用和反馈。这些古气候模拟试验锁定在气候变化的关键时段和重要驱动因子,对测试地球内外驱动力和地球各圈层反馈作用提供了重要的科学依据;温室气候以及趋向冰期气候的模拟研究对探讨气候变化内在机制、预测未来气候具有重要意义。 