中国北方过去2000年沙尘事件与气候变化*

文章依据冰芯、树木年轮等自然记录和历史文献记录,分析了中国北方不同地区近2000年的沙尘事件及其与气候变化的关系。结果表明,在干旱区西部,历史时期的沙尘变化主要受温度变化的制约,无论在10年尺度,还是百年尺度上,沙尘事件与温度变化均表现为显著的反相关,即气候寒冷期与沙尘频发事件相对应,气候温暖期与沙尘发生变弱期一致;在半干旱区,在10年尺度上温度和降水序列与沙尘发生频率均显著负相关,但在百年尺度上沙尘与降水变化的关系更为密切;在干旱区东部,沙尘与气候变化的关系具有明显的过渡性特征,气候变化对沙尘事件的作用主要在百年尺度上体现出来,沙尘与温度记录的负相关比降水更好,在10年尺度上气候与沙尘序列尽管也是负相关,但不显著。通过对现代气象记录的气温、降水变化和沙尘事件频数分析,其结果与历史时期情况基本一致。     

汉江上游黄土记录的MIS 3晚期气候变化特征 *

MIS 3时期是末次冰期中气候相对温湿的特殊时段,在汉江流域黄土研究中鲜有对这一时期气候变化记录的报道。对汉江上游郧西段庹家湾（TJW）剖面（厚约8m）的野外特征、磁化率、粒度和色度进行了分析,用OSL方法进行了断代。结果表明：1）马兰黄土L₁中深度228~260cm和294~370cm呈暗红棕色、粘土-粉砂质地、比较紧实坚硬的特征,其磁化率、 < 5μm粘粒含量和红度a^*值明显偏高,而>50μm粗颗粒含量、亮度L^*和黄度b^*值偏低,属于有明显成壤特征的弱古土壤（L_1-2-S1和L_1-2-S2）。2）OSL测年显示L_1-2-S1和L_1-2-S2这两层弱古土壤形成时间介于28.5~21.0ka B.P.,暗示汉江地区这一时期发生两次气候较温湿事件,且有明显冷暖波动;其中弱古土壤L_1-2-S2的形成时间（27.26±1.44ka）与MIS 3晚期阶段大致相当,说明MIS 3晚期气候较温湿变化在汉江流域亦有表现;且成壤强度变化特征指示其气候温湿程度弱于中全新世大暖期。3）TJW剖面弱古土壤L_1-2-S2记录的MIS 3晚期气候较温湿事件是该区域对全球气候变化的具体响应。对比研究发现,不同地区黄土剖面均记录了MIS 3时期气候发生增温增湿变化特征,其温湿程度均弱于全新世时期,但不同剖面记录的气候变化幅度及冷暖变化阶段存在明显差异。TJW剖面记录的MIS 3时期气候较温湿事件主要发生在其晚期阶段。

     

近千年东亚夏季风演变*

在分析东亚地区夏季海平面气压场与中国东部6区域干湿指数关系的基础上,重建了公元960—2000年近千年东亚地区夏季海平面气压场的格点资料,并对重建效果进行了检验。同时,依据重建的海平面气压场资料定义了近千年东亚夏季风强度指数,探讨了近千年东亚夏季风的变化特征。结果表明：（1）重建的近千年东亚地区的海平面气压场具有一定的可信度,它为研究更长时间尺度的东亚夏季风变化特征提供了基础;（2）东亚夏季风指数存在60～70 a、30～40 a、10～20 a的显著周期变化;（3）近千年东亚夏季风的强度指数主要经历过9次明显的趋势突变。其中,13世纪30年代东亚夏季风的强度指数经历了最显著的振动。     

低纬过程的轨道驱动*

气候变化轨道驱动的发现,使古气候研究进入了定量探索变化机理的新阶段。然而经典版本的米兰科维奇学说只考虑北半球高纬区的辐射量变化,与新发现的地质记录和热带过程在现代气候中所起的作用相矛盾。文章简要地综述以贸易风与季风系统为主的低纬过程如何响应轨道变化,指出岁差与偏心率周期通过驱动热带过程影响全球气候的重要性,建议在古气候研究中发展新思路,重视区别高、低纬区不同过程的轨道周期,从高、低纬区相互作用的角度研究气候变化的机理。     

亚洲中部干旱区全新世气候变化的西风模式* ——以新疆博斯腾湖记录为例

位于受西风环流显著影响区的我国最大内陆淡水湖——新疆博斯腾湖提供了全新世亚洲中部干旱区气候变化的可靠记录。对该湖钻探岩芯、沉积年代以及孢粉、碳酸盐含量、粒度等代用指标分析结果表明,末次冰消期到全新世早期湖泊干涸,风砂沉积盛行,气候干旱;约8cal.kaB.P.以来现代湖泊形成,气候相对湿润,其中,约6.0~1.5cal.kaB.P.期间代用指标A/C值指示的流域湿度增加,盘星藻指示的湖泊深度最大,全新世最湿润时段发生在中晚全新世。博斯腾湖记录的早全新世干旱和中晚全新世湿润的气候框架得到中亚其他较高分辨率湖泊记录的支持,具有普遍性。亚洲中部西风影响区这一全新世气候变化框架与亚洲季风区早中全新世夏季风强盛、中晚全新世季风衰落的变化模式显著不同,具有近似反相位(out of phase)变化特征。广大中亚内陆干旱区中晚全新世湿润气候不大可能是东亚季风深入内陆造成的,更可能是通过西风环流与高纬度北大西洋相联系,其驱动机制需要更深入研究。     

基于大样本14 C测年资料的 华北平原沉积速率研究*

华北平原是我国研究程度较高的地区,历年来积累了大量的¹⁴ C测年资料。从这些资料中尽可能地提取沉积速率的信息,并进而研究华北平原沉积速率的变化及其与流域自然和人文环境变化之间的关系,是一个有重要意义的问题。利用华北平原456个地点的¹⁴ C年龄与样品埋深资料,计算出了各个样品所在层位沉积以来的平均沉积速率(R_T),以此来近似反映各地点的平原沉积速率,并据此建立了R_T随时间的变化关系。从古至今, R_T有明显的增大趋势。以点群的上包线反映各时代的平原最大沉积速率,该指标可以反映华北平原的主体即黄河下游冲积平原的沉积速率。发现了最大平均沉积速率随时间变化过程中的4个突变点,分别为10000aB.P. , 5000aB.P. , 3000aB.P. 和1400aB.P. 。4个突变点将上包线分成5条折线,由此可以将近4万年以来的变化分成5个阶段。从古至今,5条折线的斜率增大,反映了平原沉积的加速过程; 并对4个突变点的成因进行了解释。阶段1,阶段2和阶段3沉积速率的加速是由自然原因造成的; 阶段4和阶段5沉积速率的加速则是由自然和人为原因共同造成的。从456个地点的¹⁴ C年龄与样品埋深资料中提取了距今4万年以来华北平原的平均沉积速率的信息,计算出平均沉积速率为0.9mm/a。按此求出,近4万年以来华北平原的沉积总厚度为36m。     

福建晋江科任剖面老红砂主元素反映的晚更新世以来气候变化*

以福建晋江科任剖面老红砂为研究对象,对剖面主元素地球化学特征及其指示的古环境意义进行初步研究。结果表明：（1）科任剖面以湿润型元素SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃为主,含量范围依次为68.88％～93.77％、9.03％～19.1％和2.14％～5.32％;干旱型元素CaO、Na₂O、MgO和K₂O的含量均小于0.5％,K₂O的含量略高于2％,表现为较强烈淋溶;主元素分布特征、风化特征值、CIA值等均表明,科任剖面老红砂总体上属于轻度富铝化。（2）对特征元素组合、元素比值和磁化率等古气候古环境代用指标进行分析,认为晚更新世中期以来,科任剖面记录了较干冷—暖湿—干冷—暖湿4个阶段的气候变化：55.9～43.9 ka BP和27.0～10.8 ka BP两个时期,气候干冷,冬季风强烈,为风沙堆积的两个主要阶段;43.9～27.0 ka和10.8 ka以来,气候温暖湿润,为风沙经历强烈风化和红化作用阶段。     

潮滩沉积记录正演模拟初探*

以江苏中部海岸潮滩沉积为原型,提出了获取潮滩沉积记录中沉积层保存潜力信息的正演模拟方法。模拟结果显示,在沉积物供应恒定的条件下,随着潮滩的不断淤长,岸线淤进速率逐渐减小,潮滩滩面的沉积速率逐渐降低,而潮滩层序中的泥质沉积的厚度向海逐渐增厚。沉积层保存潜力的计算结果显示,潮滩上保存潜力在高潮位附近和潮下带的较低部位为最高,可达80 ％ 以上,潮间带下部存在着低值区,保存潜力低于20 ％ ,与前人在潮间带进行的现场观测结果相近。对研究方法经进一步细化(如考虑滩面坡度和粒度分布变化、波浪和风暴潮作用、潮沟摆动等因素),并与反演方法相结合,可望更好地解释沉积记录中的环境演化信息。     

北京大学AMS 14 C 国际比对样品测量*

介绍了北京大学加速器质谱(AMS)实验室参加国际原子能机构 (IAEA) 组织的第五届¹⁴ C国际比对样品测量的过程和结果,包括样品制备、小型¹⁴ C测量加速器质谱计装置和比对测量结果的统计分析等。北京大学的测量结果与IAEA加权统计平均值的偏差在1σ之内, 这一结果较客观地体现了我国¹⁴ C AMS年代测定在国际同类实验室中所处的地位。     

砂岩侵入体的形成机制分析*

砂岩侵入体是指深水沉积砂体受到外界的触发,并在一定条件下形成超压,致使上覆弱渗透性沉积物等围岩发生破裂,砂体以流化和液化的形式向周围沉积物产生侵入。砂岩侵入体的形成过程为形成超压、盖层破裂、产生液化和流化、发生侵入。差异压实、地震引发的液化、流体的加入和压力传递等多种因素都可以使砂岩中形成超压,当地层压力达到并超过破裂压力时,发生水力破裂,或地震引起上覆地层破裂,超压砂岩发生流化,侵入到低渗透围岩中。大量未固结的深水沉积砂岩、低-非渗透层的快速覆盖、形成超压的机制和触发事件是砂岩发生侵入的必备条件。     

东亚地区YoungerDryas气候突变的数值模拟研究

YoungerDryas(YD)气候突变事件是近两万年中一次全球性的气候急剧变冷事件。文章试图在东亚地区YD事件的若干证据基础上,从海洋、冰盖和大气的热力学以及动力学角度出发,利用气候模拟方法就东亚地区YD气候突变的机制和一些成因假说进行敏感性试验。模拟结果表明,因淡水通量异常引起的海洋表面温度降低是YD形成的直接原因。海洋大气耦合作用对于YD传播强度及时间不同步具有重要作用。除北大西洋淡水通量异常的作用外,南半球海洋的淡水通量异常可能对东亚地区的YD事件有着更重要的贡献。海洋耦合大气环流模式模拟表明,东亚与欧洲降温具有不同步性,最大变化速率欧洲达到-0.122℃/a,东亚地区为-0.067℃/a。模拟结果与东亚地区YD时期的气候记录在特征上能够进行对比,反映了模拟试验的边界和强迫条件的设计接近东亚古气候状况,因而模拟结果对分析海洋、冰盖和大气的热力学以及动力学探讨揭示YD气候事件的物理机制和动力原因具有可靠的依据。     

陕西洛川地区全新世中期土壤与气候变化*

在洛川城东全新世中期古土壤剖面中采集了66块样品,利用气量法、磁化率测定、颗粒分析和显微镜观察方法,对土壤层中的CaCO₃含量、磁化率、颗粒成分、微结构进行了分析和鉴定。粒度成分显示洛川中全新世土壤可分为两层,中间为薄层黄土层。实验资料表明,洛川中全新世早期土壤CaCO₃含量低,平均为0.34 ％ ,具有显著淋溶土壤的特征; 小于0.005mm的粘粒含量比马兰黄土高约12 ％ 。粘化层(Bt层)中光性粘土胶膜有一定的发育,而且可见少量块状粘土胶膜存在,表明该层古土壤具有粘粒迁移和粘粒淀积的特征,指示中全新世早期发生的成壤作用比洛川现今成壤作用显著强。由此可以确定,中全新世早期土壤类型应为淋溶褐土, 当时夏季风活动增强,气候比现今明显温湿,年平均降水量至少比现今多100mm余。中全新世晚期古土壤CaCO₃平均含量为2.5 ％ ,淀积型粘土胶膜发育差,以残积粘土为主。中全新世晚期古土壤比早期土壤发育弱,但比该区现代土壤发育强,土壤类型应为典型褐土,当时气候也比现代温湿。中全新世中期6000~5000年间为气候冷干和沙尘暴活动加强的环境恶化期。研究结果对揭示黄土高原中部全新世中期土壤性质和气候变化具有重要意义。     

未来气候变化对中国荒漠化的潜在影响

气候变化与荒漠化间的反馈机制已成为全球研究的重点问题之一 ,减缓温室气体增加与防治荒漠化也成为全球协同行动的领域。作为一个发展中国家 ,中国的荒漠化及其防治不仅影响到全球气候变化 ,同时气候变化对中国的荒漠化也会产生显著影响。文中采用全国 1914个气象站的数据作为基线数据 ,在根据植被区划图在青藏高原上对Thornthwaite方程做适当订正的基础上 ,选择未来两个具代表性的年份 (2 0 30年和 2 0 5 6年 )用HadCM 2模型来预测全球变化框架下中国未来荒漠化生物气候类型区的变化。结果表明 ,各生物气候类型区的面积基本上均呈增加的趋势 ,其中以亚湿润干旱区增加为主 ,半干旱区次之。与 1990年的 395 6 5 81万km2 的荒漠化生物气候类型区面积相比 ,在GHGs年增量为 1%且考虑硫酸盐溶胶影响的情况下 ,2 0 30年和 2 0 5 6年分别提高了 11 33%和12 94% ,而在GHGs年增量为 0 5 %且考虑硫酸盐溶胶影响的情况下 ,则分别提高了 3 75 %和6 95 % ,比前者分别减少了 7 5 8和 5 99个百分点。虽然在GHGs年增量 0 5 %的减少情况下 ,中国未来荒漠化生物气候类型区面积扩大和程度加剧的速度有所减缓 ,但其总体增加仍很显著。因此进一步开展气候变化与荒漠化间相互作用的研究 ,并用以指导中国的荒漠化防治工?     

气候变化的影响与长期气候目标的建立研究进展

IPCC报告指出,气候变化已经并将继续显著地影响人类赖以生存和发展的资源、生态和环境,并对经济、水资源、海岸带以及生态系统造成重大影响。随着全球气候的进一步增暖,各种不利影响的严重程度可能会加剧。在研究气候变化带来影响的基础上,分析了气候变化的驱动因素,提出减缓气候变化影响应该建立一个长期的气候目标,并建议采取相应对策。     

隋唐时期气候冷暖特征与气候波动

本文依据物候、动物分布、孢粉、雪线和海平面等相关资料,对隋唐时期气候冷暖特征进行了深入研究,重新肯定了竺可桢关于中国近5000年来气候变迁研究的基本结论,并对隋唐温暖期的起讫时代作了修正。在此基础上,对这一时期气候波动状况也作了相应探讨。结果表明,隋唐时期气候冷暖特征是以温暖为主,如与现代气候相比较,则当时年平均温度高1℃左右,气候带的纬度北移1°左右。包括南北朝晚期、五代、北宋中前期在内的隋唐温暖期(550～1050年)存在由温暖－寒冷－温暖的气候波动,其中的寒冷期持续时间约为150年左右(800～950年),第1个温暖期(550－800年)和第2个温暖期(950－1050年)则分别为250年和100年左右。这一现象反映了在持续时间约500年的隋唐温暖期中有渐趋寒冷的趋势,而这正与中国近5000年来气候总体上由暖转寒的趋势相吻合。     

全球气候变化——新生代构造隆升的结果

构成地球的各大圈层是相互联系、相互影响的，因此其中一个圈层发生变化必将影响其他圈层的特征和状态。新生代时，岩石圈中出现了物质的重新分配与调整，产生了地史上最为显著的构造隆升。同时，地球其他圈层中也出现了明显的变化；大气圈中有大气环流的改变，大气CO2质量分数的变化；水圈中出现降雨分布的改变、两极冰盖的出现；生物圈表现为植物群落分布的迁移；这些变化的同时出现暗示地表的隆升对其他圈层，特别是大气圈产生了重要的影响。基于此种推断，以Ruddiman等为代表的科学家提出了构造隆升－气候假设。这一假设对解释新生代以来气候变化以及隆升与气候之间的相互影响提供了较为合理的答案。但是，由于许多尚未解决的问题，特别是缺少对新生代以来地壳主要隆升区（特别是青藏高原）构造演化史的清楚认识，关于新生代气候变化的真正原因还缺乏定论。更多的工作还有待于地质学家、气象学家、生物学家、海洋学家等来共同完成。     

气候变化因素在蒙古西征中的可能作用研究

13世纪上半叶蒙古帝国发动的3次西征极大地改变了欧亚大陆的政治格局和历史进程,成为世界最为重大历史事件之一; 其发生原因一直是学术界关注的焦点,人们提出了各种假说,其中气候变化驱动说,即干旱或/和降温事件触发蒙古西征说最具影响力。文章依据古气候研究进展对蒙古西征的动因进行了重新研究,首先对蒙古西征各种假说进行了回顾,重点介绍和评述了气候变化驱动说,然后根据我国高分辨率气候重建资料,结合欧亚大陆其他地区的古气候重建成果,恢复了蒙古西征时期的气候背景; 结果发现蒙古西征并非发生在传统上所认为的干旱或/和降温期,而是发生在相当于中世纪温暖期中的中后期,而且当时蒙古民族主要生活住居地区还比较湿润。研究结果对传统的气候驱动说提出了挑战,认为蒙古西征并非干旱或/和降温事件所触发,相反,当时温暖而湿润的气候环境为蒙古西征提供了良好的物质基础。研究结果较好地解释了蒙古当时征讨的重点地区为什么是西北方而不是东南方的印度和南宋地区之谜。     

中国干旱-半干旱区当代气候变化

本文在作者近年有关研究工作的基础上，结合最新资料和有关成果，对我国干旱－半干旱区当代气候变化做了比较系统的分析。结果表明，中国干旱－半干旱区气候变化与全国和北半球气候变化相比有一定的特点。冬夏温度变化不同，干旱－半干旱区降水变化趋势不同。     

中国小冰期的气候

在建立了近百年中国10个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯δ18O及树木年轮,重建了各区近400～1000年的10年平均气温序列。分析表明,近千年来中国可能有5次冷期分别出现于1100’s～1150’s,1300’s～1390’s,1450’s～1510’s,1560’s～1690’s及1790’S～1890’S。第4次冷期主要在中国大陆中部最明显,而第5次冷期在中国南部较强。新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异。如果把最后两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其30年平均气温可能比20世纪中期中国最暖的30年（1920’S～1940’S）低0．6～0．11℃。     

中国小冰期的气候

在建立了近百年中国10个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯δ18O及树木年轮,重建了各区近400～1000年的10年平均气温序列。分析表明,近千年来中国可能有5次冷期分别出现于1100’s～1150’s,1300’s～1390’s,1450’s～1510’s,1560’s～1690’s及1790’S～1890’S。第4次冷期主要在中国大陆中部最明显,而第5次冷期在中国南部较强。新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异。如果把最后两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其30年平均气温可能比20世纪中期中国最暖的30年(1920’S～1940’S)低0．6～0．11℃。