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。     

《京都议定书》的缺陷分析

自我加强型（self—enforcing）机制是促进气候变化国际协议中各缔约国积极参与温室气体减排的最为关键的激励机制,然而却是《京都议定书》这一国际协议所最欠缺的,致使诸多缔约国消极应对,甚至单方面退出协议,令协议至今难以有效实施。因此如何建立并完善自我加强型的激励机制是《京都议定书》在未来的机制和内容改进中应关注的重要研究领域。作为这个研究领域的1个关键的前提条件,必须对目前议定书存在的缺陷和问题具有充分和深入的认识。     

冰心中的气候环境记录与全球变化研究

冰心是高分辨地记录全球变化的主要信息载体之一。本文总结了冰心中提取古气候和古环境信息的系列记录，包括同位素、微量气体、阴阳离子、微粒、生物和有机质等。着重讨论了由这些记录提取的古气候和古环境变化方面的研究进展，并提出了今后的研究重点。     

Threats to sandy beach ecosystems: A review

We provide a brief synopsis of the unique physical and ecological attributes of sandy beach ecosystems and review the main anthropogenic pressures acting on the world's single largest type of open shoreline. Threats to beaches arise from a range of stressors which span a spectrum of impact scales from localised effects (e.g. trampling) to a truly global reach (e.g. sea-level rise). These pressures act at multiple temporal and spatial scales, translating into ecological impacts that are manifested across several dimensions in time and space so that today almost every beach on every coastline is threatened by human activities. Press disturbances (whatever the impact source involved) are becoming increasingly common, operating on time scales of years to decades. However, long-term data sets that describe either the natural dynamics of beach systems or the human impacts on beaches are scarce and fragmentary. A top priority is to implement long-term field experiments and monitoring programmes that quantify the dynamics of key ecological attributes on sandy beaches. Because of the inertia associated with global climate change and human population growth, no realistic management scenario will alleviate these threats in the short term. The immediate priority is to avoid further development of coastal areas likely to be directly impacted by retreating shorelines. There is also scope for improvement in experimental design to better distinguish natural variability from anthropogenic impacts. Sea-level rise and other effects of global warming are expected to intensify other anthropogenic pressures, and could cause unprecedented ecological impacts. The definition of the relevant scales of analysis, which will vary according to the magnitude of the impact and the organisational level under analysis, and the recognition of a physical–biological coupling at different scales, should be included in approaches to quantify impacts. Zoning strategies and marine reserves, which have not been widely implemented in sandy beaches, could be a key tool for biodiversity conservation and should also facilitate spillover effects into adjacent beach habitats. Setback and zoning strategies need to be enforced through legislation, and all relevant stakeholders should be included in the design, implementation and institutionalisation of these initiatives. New perspectives for rational management of sandy beaches require paradigm shifts, by including not only basic ecosystem principles, but also incentives for effective governance and sharing of management roles between government and local stakeholders.     

全球气候变化对我国海岸和近海工程的影响

全球气候变暖导致北半球中高纬度海冰冰情变化、海平面上升以及台风和风暴潮等自然灾害强度和频率加大等事件的发生。在全球气候变暖的大背景下,我国渤海和北黄海的冰情持续偏轻,2006年中国海域平均海平面上升速度高于全球水平。从我国海岸和近海工程安全与未来规划和建设的角度论述了全球气候变化及其伴生事件可能带来的各种影响,并提出了相应的应对措施。     

20 年来涠洲岛珊瑚礁物种多样性演变特征研究

综合2007年10～11月、2008年4～5月布置的6条主剖面20条分断面的调查结果,涠洲岛珊瑚礁共出现石珊瑚10科22属46种,9个未定种,该调查区以角蜂巢珊瑚属(Favites)、滨珊瑚属(Porites)、蔷薇珊瑚属(Montipora)为优势类群,各主剖面的优势类群分布各有差异,以西南部的W2主剖面、东北部的W5主剖面的珊瑚礁属种最多,均为8科13属;涠洲岛珊瑚礁属级多样性指数H′值和均匀度指数E值均呈现东北部W5西南部W2东南部W6西南部W1西北部W3北部W4的规律,H′值差异明显,E值变化不大;其珊瑚礁群落近20 a来受到全球气候事件及区域人为活动的影响,整体呈现出衰退迹象,处于缓慢恢复状态。衰退表现在:从20世纪60年代至21世纪初期的珊瑚礁优势种群的组合变化,由较多的优势属种组合演化到相对少的优势属种组合。一直占据优势的鹿角珊瑚种群出现退化,从顶级优势类群降级更替;珊瑚礁属种的多形态组合向相对简单形态组合的演变;历年来珊瑚礁伴生生物的资料(主要是鱼群数量、海参等)显示,涠洲岛珊瑚礁群落生物多样性呈现衰退态势;从2001年至今连续的珊瑚礁健康调查(Reef Check)资料显示,该区石珊瑚礁曾大面积死亡尚未完全恢复。从涠洲岛20 a珊瑚礁多样性演变过程研究发现,影响因素主要包括全球性极端气候、区域性气候变化及不合理的破坏性人类活动影响等因素。     

中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究

本文基于1982–2017年日再分析数据,分析了中国近海海表温度变化的极端特性、历史演变、空间格局及可能影响,并探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。近30多年来,中国近海海表总体升温明显,尤以春季长江口附近及以南的外部近岸海域升温最为显著,线性升温速率高达0.2°C/(10 a)。相比而言,沿岸海域对气候变暖暂缓的响应可能更为明显;极端高(低)温强度以显著增强(减弱)为主,尤以春(夏)季幅度最大。沿岸海域春季极值温差增强显著,易通过物候变化引起生物迁移和赤潮等生态灾害突发、频发;北部海域极端事件持续天数大于南部,其中,黄海、东海极端高温持续天数增加显著,可能对渔业资源产生较大影响。受气候变暖暂缓影响,极端低温持续天数亦显著增加;极端高温在长江口附近,台湾海峡和南海北部等海域累积频次上升显著,未来极端海洋热浪事件可能持续增加,将对南海珊瑚礁等产生较大影响。极端低温累积频次以显著降低为主。然而长江口及以南沿岸极端低温在冬春季增强明显,可能对红树林等产生一定影响;太平洋年代际振荡(PDO)暖位相期间,ENSO暖事件得到增强,易引起中国近海海表极端低温的频发。北极涛动(AO)正位相时,限制了极区冷空气向南扩展,中国近海海表极端高温频次趋于增加,其危险性增强。     

Reviewing evidence of marine ecosystem change off South Africa

Recent changes have been observed in South African marine ecosystems. The main pressures on these ecosystems are fishing, climate change, pollution, ocean acidification and mining. The best long-term datasets are for trends in fishing pressures but there are many gaps, especially for non-commercial species. Fishing pressures have varied over time, depending on the species being caught. Little information exists for trends in other anthropogenic pressures. Field observations of environmental variables are limited in time and space. Remotely sensed satellite data have improved spatial and temporal coverage but the time-series are still too short to distinguish long-term trends from interannual and decadal variability. There are indications of recent cooling on the West and South coasts and warming on the East Coast over a period of 20–30 years. Oxygen concentrations on the West Coast have decreased over this period. Observed changes in offshore marine communities include southward and eastward changes in species distributions, changes in abundance of species, and probable alterations in foodweb dynamics. Causes of observed changes are difficult to attribute. Full understanding of marine ecosystem change requires ongoing and effective data collection, management and archiving, and coordination in carrying out ecosystem research.     

ENSO强度模拟差异对全球变暖下热带太平洋大气变化预估结果的影响

热带太平洋海洋大气耦合系统对全球变暖的响应是气候变化的热点问题.前人研究发现,气候模式的模拟偏差对于全球变暖响应结果有重要影响.本文利用美国大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)的地球系统模式(The Community Earth System Model,CESM)中的大气模式(Community Atmosphere Model version 5,CAM5)设计数值试验,在相同的SST(Sea Surface Temperature)增暖强迫下,通过改变海洋SST的年际变化振幅,来分析热带海洋年际变化强度的模拟对未来热带海区降水和大气环流场未来变化的影响.试验结果表明,随着SST年际变化强度的增加,全球变暖后热带太平洋降水变化的东西不对称性,以及向暖池区域辐合的风场变化等特征都逐渐减弱.进一步的分析发现,不同年际变化信号导致的大气场变化差异主要发生在冬季,是由于热带太平洋SST年际变化主模态ENSO(El Nino Southern Oscillation)的不对称性造成的:在厄尔尼诺年,强(弱)的年际变化信号会造成降水在东太平洋产生较大(小)的变化;而在拉尼娜年和正常年份,年际变化信号的强弱对热带降水变化的影响则不大.当热带海温的年际变化较大时,厄尔尼诺年的海温异常更强,造成的降水和风场的变化特征也会更加显著.     

基于大数据分析下的气候模型

为研究全球变暖与极寒天气间的关系,对加拿大13个省代表性测站10年的观测数据进行时空变化趋势分析,采用经验正交函数（EOF）寻找海洋表面温度历史数据的变化规律。另外利用BP神经网络建立了年平均温度、日降水量与地球吸热、散热、海表面温度、当地纬度间的关系,预测未来25年气候的变化,并建立了“极寒天气”与气候变化的关系模型。研究表明：高纬度地区温度、降水量普遍较低,同经度地区的温度差异较小且降水量变化不大;加拿大地区温度呈周期性变化,符合北半球的季节变化特征;北大西洋的东部与其他海洋的温度是反相关的,西太平洋南北回归线附近的海洋表面温度升高;“极寒天气”出现频率与气候变化有一定关系,局地极寒现象与全球变暖的大趋势并不矛盾。本研究为人们认识和理解“全球变暖”提供了一个新的思路。     

南海北部191柱状沉积物主元素特征及其古环境意义

应用XRF法对南海北部陆坡191柱状沉积物中主元素进行分析,结果显示,全柱沉积物中SiO₂含量最高,其次是CaCO₃,Al₂O₃和CaO。在垂向分布上CaCO₃和CaO含量分布基本一致,SiO₂,Al₂O₃,Fe₂O₃,K₂O,MgO含量变化相似。结合AMS碳-14测年,可将191柱状样划分为5个地球化学层,主元素和MgO与Al₂O₃含量比值在垂向上的旋回变化反映了南海北部氧同位素3期以来末次冰盛期、冰后期、晚冰期的气候变化、海平面波动及陆源物质供应的变化,并对Heinrich事件、格陵兰高频气候振荡(D/O)旋回、新仙女木事件以及普林斜氏虫低值事件等全球性短周期气候事件有很好的对应关系,但受区域影响,在时间上有所滞后。氧同位素3期以来的沉积速率并未显示出南海普遍存在的间冰期比冰期、暖期比冷期的沉积速率低的规律,而是逐渐减小的,这可能是氧同位素3期频繁的冷热干湿气候振荡导致岩石易于风化破碎受侵蚀后被洪水搬运的缘故。     

全球气候变化对红树林生态系统的影响、挑战与机遇

红树林是以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本植物群落, 具有“四高”特性(高生产力、高归还率、高分解率和高抗逆性)的典型海洋生态系统; 目前, 全球约有红树林1700万公顷, 主要分布在南北半球25℃等温线内。红树林生态系统的净初级生产力高达2000gC·m^-2·a^-1, 具有高强度的物质循环、能量流动以及丰富的生物多样性, 对热带、亚热带海洋生态系统的维持与发展起到关键作用, 并在全球变化过程中扮演着十分重要的角色。近30年来, 全球气候变化已引起了国内外学者的极大关注。红树林生态系统位于热带、亚热带海岸潮间带, 是一个脆弱的、敏感的生态系统, 也是首先受全球气候变化影响的典型海洋生态系统之一。作为全球海岸带地区应对全球气候变化最为重要的生态屏障之一, 气候变化将严重影响着全球红树林的生存和分布方式。本文将从全球变暖、海平面上升、大气中CO₂浓度的增加和极端天气4个主要方面, 揭示全球气候变化对红树林生态系统的影响与变化特征, 阐述红树林对全球变暖、海平面上升、大气中CO₂浓度增加和极端天气响应与适应的生态学机制, 并简要概述了红树林在减缓全球气候变化危害中的重要作用。全球气候变化也将为红树林的研究、保护和发展带来机遇与挑战。     

Climate change and warm‐water species at the north‐western boundary of the Mediterranean Sea

The effects of global change are particularly serious in areas where range shifts of species are physically constrained such as the Ligurian Sea, which is one of the coldest sectors of the Mediterranean. In this basin, historical information on water temperature (from the sea surface down to 75 m depth) dates back to the 1950s. Early studies also recorded warm‐water species occurrence. Thanks to these data we provide the first detailed characterization of water temperature variation from 1958 up to 2010 in the layer 0–75 m depth. We coupled this analysis with the available information on rocky reef epibenthic communities (literature review from 1955 to 1964 and field data from 1980 to 2010). The analysis of water temperature revealed several patterns of variation: a cooling phase from 1958 to 1980, a phase of rapid warming from 1980 to 1990 and a phase of slower warming from 1990 to 2010. Inter‐annual variation in temperature increased over the entire period for the water layer down to 20 m. Warm‐water native and alien species richness increased during the warming phases. Literature estimates suggest a decrease in warm‐water native species richness during the cooling phase. The analysis of quantitative data collected in the early 1990s and late 2000s indicated a decrease in the cover of warm‐water native species on shallow rocky reefs and an increase in deeper waters. We argue that increased inter‐annual variation in water temperature may disadvantage native warm‐water species in shallow waters. Our results indicate that the effect of temperature rises in cold, constrained basins may be more complex than the simple prediction of species changing their geographical range according to their thermal limits.     

离子迁移谱现场观测渤海和北黄海二甲基硫的研究

渤海、黄海是高产二甲基硫(Dimethyl Sulfide,DMS)的大陆架海区.该海区DMS的现场调查研究有助于准确评估海洋DMS释放量及其对全球气候变化的负反馈作用.目前,无论是基于模型还是直接测量法的通量估算均以表层海水或低层大气DMS浓度为基础,因此,先进的检测技术对其通量估算的准确度具有决定性作用.气相色谱法...     

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。     

全球变化影响下青岛海岸带地理环境的演变

在全球变化的影响下,近50多年来青岛海岸带地区的地理环境要素发生了许多超常的变化。其中,年平均气温1991-2002年比20世纪50年代上升了0．94℃,同期最冷月1月平均气温上升了2．18℃,≥10℃的天数由每年207．6d增至218．5d,近海年平均海水温度在20世纪60年代为13．45℃,而1991-2002年为14．20℃,上升了0．75℃。海岸沙滩侵蚀加剧,20世纪90年代以来灵山湾每年蚀退达7m;胶州湾面积由1952年的559km。缩减为2002年的382km^2;滨海漏湖湿地几乎全部消失。由于海岸带气候和水温的变暖使研究区动植物群落发生变化,如茶树从南方引中成功并形成产业,一些本来在长江三角洲地区越冬的鸟类（如大天鹅）已迁至山东半岛越冬;某些生活在温暖海洋中的海洋动物也频现青岛。     

气候变化背景下江苏省水稻气候适宜性区划研究

综合利用前人研究结果与江苏地区水稻生长所需的光、温、水特性,提出了江苏水稻气候适宜性评价指标为适宜生长期、5—10月降水量、t≥10℃活动积温、日照时数;依据现有稻麦(油)两熟的耕作制度,确立了江苏水稻气候适宜性区划因子和分级阈值。基于1961—2019年江苏省及周边共85个站(市、区)的气象数据,采用模糊综合评判法建立水稻气候适宜性评估模型,并确定综合评估指数,利用ArcGIS的自然断点法,将江苏中熟中粳、迟熟中粳、早熟晚粳、中熟晚粳种植适宜区进行区划。通过30 a尺度下的年代际分析发现,由于适宜生长期延长和活动积温增加,使得四个品种特性的水稻适宜种植区域均有所调整,其中晚熟粳稻的种植范围北扩到淮河以南地区。     

黄河三角洲造陆速率对夏季风强度变化和人类活动的响应

以夏季风强度指数和年均气温作为反映气候变化的指数,以人类净引水量和流域水土保持面积作为反映人类活动变化的指标,并以黄河流域为例,研究了三角洲造陆对气候变化和人类活动的响应.研究表明,夏季风强度指数的变化可分为三个阶段:(1)在1951~1963年夏季风强度指数呈持续增强的变化趋势;(2)在1963~1965年夏季风强度指数呈突变式减弱;(3)在1966~2000年夏季风强度指数保持在较低的水平上,且呈缓慢减弱的趋势.年降水量变化与夏季风强度指数有同步关系.从1950到1970年的年均温度在波动中略呈降低趋势,然而从1970年开始年均温度在波动中具有持续上升的趋势.气候变化会导致入海泥沙通量的变化,并可能进一步导致三角洲造陆速率的变化.黄河三角洲造陆速率、入海泥沙通量在1952~1964年均呈增大的趋势,1964年后则呈减小的趋势,在总体上与夏季风强度指数的变化趋势相同.除了气候变化以外,流域水土保持和引水对三角洲造陆也有影响.多元回归分析表明,三角洲造陆速率随夏季风强度指数的减弱而减小,随年气温的升高而减小,随梯田林草面积的增加而减小,随年净引水量的增加而减小,同时还表明,夏季风强度指数、年均气温、水土保持措施面积和人类净引水量对三角洲造陆速率变化的贡献率分别为34.94%,3.80%,53.82%和7.44%.表示气候变化的两个变量的贡献率之和为38.7%,说明气候变化对黄河三角洲造陆过程的影响是不容忽视的.     

大洋钻探计划(ODP)与海洋有机地球化学研究

本利用长链不饱和酮分子及分子同位素δ＾１３Ｃ来恢复古气候、古溶解ＣＯ２浓度和古盐度；说明有机地球化学在全球变化研究中的应用前景。