华北平原小冰期以来干湿变化与人类活动特征

气候变化尤其干湿变化对人类活动具有重要影响,高分辨率地重建过去的干湿变化是研究区域干湿变化的基础,同时也为未来气候变化提供依据。目前针对华北地区小冰期高分辨率的气候变化研究还较少,特别是干湿变化研究更少。本研究在3个AMS-14C测年的基础上,通过99个样品的孢粉、炭屑、粒度等指标高分辨率地重建了该地区小冰期以来的气候干湿变化特征及与人类活动强度的关系。结果表明:小冰期之前(约1340 A.D.)乔木花粉含量多在25%以上,指示流域植被以森林草地景观为主,沉积物颗粒较粗,沉积环境不稳定,气候较为湿润。小冰期期间(1340~1920 A.D.)乔木花粉多降低至15%以下,喜干的藜科、荨麻属和葎草属花粉含量明显增加,指示气候整体变干,但不同阶段变干程度又存在明显差异:小冰期早期(1340~1580 A.D.)孢粉组合中喜干的藜科花粉含量逐渐增加,湿生植物花粉含量减少,PCA axis 1得分值多在0~1之间,显示气候偏干。该时期与人类活动有关的炭屑浓度、农作物(禾本科≥35μm)花粉和磷(P)含量均最低,说明小冰期早期研究区人类活动强度相对较弱;小冰期中期(1580~1800 A.D.)喜干的藜科、荨麻属和葎草属花粉含量达到最高值,PCA axis 1得分值较小冰期早期更正偏,指示气候更为干旱。炭屑浓度、伴人植物、磷(P)含量和农作物(禾本科≥35μm)花粉均达最高值,指示人类活动强度明显增强;小冰期晚期(1800~1920 A.D.)湿生的禾本科和水生植物狐尾藻属等花粉含量达到最高值,PCA axis 1得分值负偏,指示气候变湿润。该阶段农作物(禾本科≥35μm)花粉、炭屑浓度和磷(P)含量较上一时期均略有降低,表明人类活动强度较小冰期中期略有降低。小冰期以后(1920年至今)喜湿的禾本科和水生植物狐尾藻属花粉含量减少,与小冰期晚期相比,气候向着干旱化方向发展.     

江西玉华山泥炭2000 a BP以来的元素地球化学记录及其气候意义

过去2000年是PAGES (Past Global Changes)计划重点研究的时段,其中中世纪暖期及小冰期的气候变化备受关注。学术界对中世纪暖期和小冰期进行了大量的研究,但起止时间、温湿配置仍存在显著的区域差异。本文基于对江西中部山地玉华山泥炭钻孔YHS2的年代标尺以及沉积物的元素地球化学、腐殖化度、烧失量、孢粉等多指标记录进行对比分析,结合气候变化和地球化学元素迁移、分布规律,重建该区域过去2000年降水变化,并进一步分析了玉华山地区中世纪暖期和小冰期的干湿变化。结果表明:在中世纪暖期(800-1450 A.D.),沉积物中Al、Si、Ti等外源碎屑元素含量升高,烧失量处于低值,腐殖化度较低,乔灌木花粉含量高,而旱生草本花粉含量低,各个气候指标的记录都指示该阶段降水增多,为温暖湿润的气候环境。而在小冰期阶段(1450-1900 A.D.),沉积物中Al、Si、Ti等外源碎屑元素含量降低,变化趋于稳定,烧失量处于高值,腐殖化度较高,乔灌木花粉含量降低,而中旱生草本花粉含量升高,各个气候指标的记录都指示在该阶段降水减少,为较冷干燥的气候环境。     

摇蚊亚化石记录的苏干湖近千年来盐度变化研究

利用摇蚊亚化石重建湖泊古盐度进而分析区域干湿变化已成为国际上古气候重建研究的热点之一。本文利用苏干湖SG03I孔的摇蚊亚化石组合变化分析了湖泊水体近千年来的盐度波动过程,沉积序列可划分为3个摇蚊组合带,通过高咸水属种Orthocladius/Cricotopus和Psectrocladius barbimanus,以及低咸水属种Psectrocladius sordidellus和Procladius的相对丰度变化实现盐度重建。结果表明,990～1450A.D.期间高咸水种处于绝对优势,湖泊盐度较高;1450～1850A.D.期间低咸水种显著增加,指示了小冰期期间较高的入湖水量与蒸发量之比;1850～2002A.D.期间低咸水种丰度回落,湖泊水体盐度逐渐增加至现代水平。SG03I孔岩芯摇蚊指标与其他代用指标的结果有很好的对应关系,摇蚊亚化石组合变化揭示的苏干湖区小冰期相对湿润的气候状况在干旱区其他记录中也有反映,证实了摇蚊亚化石分析在西北干旱区古环境研究中的有效性。     

小冰期时中国南方地区降水模式的差异研究

小冰期是过去一千年中全球气候变化的重要事件之一。关于小冰期时中国季风区和西风影响区气候变化的对比研究众多,但是缺乏中国南方地区降水模式时空差异的研究,难以了解中国南方地区降水变化规律。为了系统地了解小冰期时中国南方地区降水的复杂性,本文将中国南方地区划分为东南—华南沿海地区、中部地区以及西南地区三个区域,总共选取了19条高分辨率的古气候记录进行对比研究,主要有以下几点认识:(1)相对于中世纪暖期而言,小冰期期间中国南方东南—华南沿海地区的气候偏湿,这可能与雨带在中国南方的滞留时间延长和沿海地区受台风的影响增强有关。(2)中国中部地区秦岭南麓和神农架高山林区在小冰期时期主要呈"冷湿"的模式,差异在于秦岭南麓区域主要在小冰期中后期偏湿,这与中部其他区域偏"冷干"的模式不同。这种区域差异可能是由于地形地势和大气环流的复杂性导致。(3)中国西南地区受印度夏季风和东亚夏季风的共同影响,且该区域地形复杂,其气候变化在小冰期时期存在更加明显的空间差异,没有呈现出比较一致的降水模式。与小冰期期间的降水变化不同的是,近30年东南—华南沿海地区除了台湾和雷州半岛,其他区域降水明显减少,可能受气温和人类活动等因素的影响。通过结合高分辨率的古气候记录,我们系统分析了中国南方小冰期的干湿模式在时空上的差异及其可能的影响因子,这对于认识小冰期时中国南方不同区域降水的复杂性及未来旱涝灾害的防控具有一定意义。     

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.     

福建梅花山泥炭腐殖化度记录的过去千年气候变化

全球变暖背景下频发的极端气候事件,严重影响了经济社会可持续发展。研究过去人类活动背景下的气候变化特征可为预测气候变化趋势、制定应对策略提供历史借鉴。本研究选取福建梅花山国家级自然保护区山间泥炭岩芯(长度238 cm)119个沉积物进行腐殖化度分析,结合粒度和烧失量记录,重建近千年来福建地区高分辨率气候历史。研究结果显示,在东亚季风区的低纬亚高山山间盆地,泥炭沉积物腐殖化度越高,指示气候越冷干;腐殖化度越低,指示气候越暖湿。梅花山泥炭腐殖化度在980～1529 A.D.呈现低值(均值8.4%),指示中世纪暖期较强的东亚季风和暖湿气候;1529～1926 A.D.呈显著高值(均值24.8%),指示明清小冰期较弱的季风和冷干气候;1926 A.D.以来波动下降(均值22.8%),对应了现代暖期。梅花山泥炭腐殖化度记录与区域沉积记录显示出对东亚季风的同步响应。研究结果记录了小冰期的第二次和第三次冷期,分别为1589～1757 A.D.和1842～1926 A.D.。梅花山泥炭腐殖化度记录的近千年气候变化可能受太阳辐射、热带辐合带和厄尔尼诺/南方涛动等的共同驱动。     

云南腾冲青海湖泊沉积物物化参数的特点、环境意义及末次冰消期以来气候环境变化

根据对云南腾冲青海湖泊沉积钻孔样品的粒度特征、总有机碳、碳酸盐、磁化率及年代学分析测试,探讨了各指标的变化特点及其环境指示意义,指出了云南高原湖泊沉积物化指标的特殊性及其变化特点.在此基础上,重建了云南腾冲地区末次冰消期(15830a B.P.)以来沉积环境与气候干湿变化历史.通过青海沉积物年代序列的重建和综合各物化参数分析得出,云南腾冲地区自15830a B.P.以来总体呈现冷湿-温湿-暖干-温和偏干的气候演变过程,并可分为4个阶段,即15830～12790a B.P.气候温凉偏湿;12790～4680a B.P.为温暖湿润期,湖泊水位高,气候湿暖,降水多;4680～312a B.P.气候特征呈现出从温湿到暖干气候逐渐演化,降水减少,湖泊水位下降;312a B.P.以来气候特征为前期温和湿润,后期具有暖干化特征,反映了近几十年来全球气候变暖导致的气候变化趋势并叠加了研究区人类活动对区域环境的影响.     

SPATIAL AND TEMPORAL PATTERNS OF CLIMATE VARIATIONS OVER THE TIBETAN PLATEAU DURING THE PERIOD 1300 ～ 2010

小冰期气候为评估现代气候变化提供了最直接的背景.本文主要依据树轮资料,同时结合现代仪器观测记录,利用经验正交函数(EOF)方法探讨了青藏高原小冰期以来气候变化的时空特征.首先分析了高原的温度变化.近50年来青藏高原的温度变化基本同相位变化,没有明显的区域差异;乌兰树轮序列是青藏高原的冬半年(9～4月)温度代用指标;利用6条指示夏季或暖季温度变化的树轮序列合并形成的新序列可指示高原春季-夏季(3～8月)温度变化;依据RCS(区域曲线标准化)方法建立的昌都树轮序列,能够反映整个青藏高原的年平均温度变化;不同季节的温度重建序列均显示17世纪和18世纪20～70年代是高原小冰期气候寒冷的时期,而18世纪初,19世纪后半叶,20世纪中期的气候较温暖,且均显示20世纪末期气候的快速增暖事实.其次,从重建的亚洲区域夏季PDSI(Palmer Drought Severity Index)网格化数据集中提取42个网格点数据,分析了过去700年(1300～2005A.D.)高原的湿度变化.发现前3个特征向量代表了高原过去湿度变化的主要空间模态,与利用器测降水记录展开的EOF模态基本一致,表明主导高原干湿变化时空差异的物理过程是稳定的,不随时间而变化;近700年来高原南北部湿度变化具有明显的区域差异,最显著的差别是:自20世纪中期以来高原北部存在明显的变湿趋势,而高原南部却恰恰相反,呈现逐渐变干的趋势;近700年来高原南部的干湿变化有超前于高原北部的趋势.     

3500年来祁连山中段天鹅湖岩芯记录的沉积环境变化

湖泊沉积,特别是内陆高山封闭湖泊沉积是古气候研究的重要载体,可以高分辨率、敏感地记录连续的古气候环境变化。选取祁连山中段天鹅湖沉积岩芯TEB孔的10个陆生植物残体进行AMS 14C测年并建立年代框架,结合对总有机碳（TOC）含量、矿物成分及元素相对含量等指标的分析结果,重建了天鹅湖3 500年来的沉积环境变化特征。初步研究结果表明:碳酸盐含量变化主要受控于地下水补给量的变化,进而反映区域降水量,1 534 BC~1 300 AD期间,天鹅湖区降水呈减少的趋势,尤其是中世纪暖期（720~1 300 AD）,是3 500年来最干旱的时期;小冰期开始于1 300 AD,共出现三次降水较多的时期,1 600~1 730 AD为小冰期最盛期。受西风环流影响,天鹅湖沉积记录了该区域中世纪暖期相对暖干,而小冰期较为冷湿的变化特征。同时,该湖记录的小冰期气候相比于中世纪暖期更不稳定。     

近300a来古里雅冰芯记录的气候突变事件

根据古里雅冰芯高分辨率气候环境信息记录,利用小波气候突变的检测方法,对近300a来的气候突变事件进行了检测.结果表明,在百年尺度上,近300a来古里雅冰芯中所记录的δ¹⁸O(温度代用指标)发生了2次突变,分别在1788年和1932年;净积累量(降水量的代用指标)也发生了2次突变,分别在1805年和1939年;降水突变发生的时间迟于温度突变发生的时间.时间尺度越短,发生突变的次数则越多,这也体现了气候变化的层次性.因此,较好地确定隐含在气候资料中冷暖(干湿)期突变的位置,从冷暖(干湿)期的变更上去把握气候变化,将有助于认识气候变化的机理.     

大兴安岭北部满归泥炭孢粉重建的过去2100年古气候

大兴安岭地处季风气候的尾闾区,是一个研究全球变化的关键区域.但由于该地区古气候代用指标(树轮、孢粉、石笋等)获取比较困难,历史文献也缺乏,使得古气候研究受到了限制.本研究通过大兴安岭北部的漠河县满归镇附近一个厚88 cm的泥炭剖面的孢粉记录,根据831个表土样品的花粉数据和附近90个气象台站30年的地面观测数据,运用现代类比法( Modern Analogue Technique,简称MAT)重建了该地区过去2100年的年均温(Tann)、年降水量(Pann)、 1月均温(Tjan)和7月均温(Tjuly),结果表明Tann和Tjan的波动达到2. 4℃, Tjuly的波动为1. 7℃, Pann波动为28. 2 mm.该地区的气候变化分为3个阶段:阶段Ⅰ(150 BC^850 A.D.)温度和降水量相对较低,年均温比现代30年均值低约0. 5℃;阶段Ⅱ(850~1300 A.D.)以温度升高-降低的波动为特征,升温在1070~1170 A. D.期间最明显,年均温比现代 30 年平均值高 0. 2℃,这一时期相当于欧洲中世纪气候异常期( the Medieval Climate Anomaly,简称MCA);阶段Ⅲ(1300~2000 A.D.)早期(1300~1900 A.D.)以气温较低为特征,这一时期相当于小冰期(the Little Ice Age,简称LIA),年均温比现代30年平均值低0. 8℃,晚期(1900~2000 A.D.)呈现升温的趋势.     

小冰期东亚夏季风快速变化特征:湖北石笋记录

研究小冰期的结构特征及动力机理有助于理解全球增暖和极端气候事件的原因。基于湖北永兴洞总长为120 mm的YX275石笋7个高精度230Th年龄和120个氧同位素数据,重建了1361~1955 A.D.时段分辨率达5 a的东亚夏季风降水变化序列。该石笋δ^18O值在-7.8 ‰^-9.3 ‰范围内波动,长期趋势呈现出先缓慢增大后减小的变化特征,整体呈下凹形态。该记录与中国季风区北部和南部石笋记录变化大体一致,指示小冰期发生时东亚夏季风水循环发生减弱变化。在百年-数十年尺度上,YX275石笋记录的小冰期内5次显著季风降水减弱事件与南部贵州董哥洞、织金洞石笋记录变化一致,但不同于北方大鱼洞、九仙洞、黄爷洞和万象洞石笋记录的5次小幅度季风旋回特征,表明小冰期时中国南北部夏季风降水在短时间尺度上可能存在着区域差异。该记录与太阳总辐照度记录和北半球温度记录变化一致,表明太阳总辐照度和北半球温度变化对东亚夏季风水文变化有重要驱动作用。     

小冰期气候国际会议

小冰期气候国际会议于1991年9月25—28日在日本东京都立大学国际交流会馆召开。会议宗旨在于交流世界各地小冰期气候信息,结合当前全球气候增暖,讨论小冰期气候的变化与特征。会议有以下四个议题:A.小冰期气候的气候历史事实;B.由历史文献重建小冰期气候;C.当代气候与小冰期气候;D.小冰期气候成因。     

陕西定边地区2400cal.aB.P.以来高分辨率的花粉记录及环境变化

通过对位于黄土/沙漠过渡带定边地区苟池剖面的高分辨率的花粉分析,基于9个 14C年代数据重建了2400cal.aB.P.以来定边的植被与气候变化,结果表明 2400～1740cal.aB.P.地带性植被为以栎为主的森林草原,气候较温暖湿润; 1740～1610cal.aB.P.森林退化,草原发育,气候变干; 1610～1240cal.aB.P.乔木成分增加,植被类型为疏林草原,气候较温和湿润; 1240～1010cal.aB.P.森林退缩,草原发育,气候变干; 1010～690cal.aB.P.草原进一步发育,气候干旱; 690～500cal.aB.P.阔叶树成分增加,气候略温湿; 500～190cal.aB.P.草原发育,气候干旱; 190～0cal.aB.P.乔木成分增加,气候变湿。本区花粉记录的植被和气候变化可与区域的世纪初前后(秦汉)暖期、隋唐暖期、中世纪暖期和小冰期等事件对比。     

Advances in Palaeoclimatic Research Recorded by Peat in China since the Last Deglaciation

泥炭记录的环境演变是过去全球变化（PAGES）研究的重要领域之一,分析了中国泥炭记录的古气候演化研究的区域范围,当前主要以东北哈尼、青藏高原的红原、神农架大九湖以及华南定南大湖四个位于东部季风区的研究工作最为集中。泥炭沉积高分辨率综合信息揭示了末次冰消期以来中国气候变化的时空特征：冷暖干湿变化既有一致性又表现出区域差异,末次冰消期东北地区、东部山地、华南地区都表现出冷偏湿的气候特点,而青藏高原却为冷偏干或凉偏干;Younger Dr-yas（YD）事件之后,全新世早期和中期青藏高原、东部山地、华南地区气候总体以温湿为主要特征,而东北地区有效降水减少,到全新世晚期,呈现出干旱的变化趋势。并对B～A事件,YD事件,8.2ka以及4.2 ka等重大气候突变事件研究工作进行了综述。最后指出今后应拓展与重建更多区域古气候环境变化序列的对比,加强泥炭沉积及环境指标的基础理论,重视和提高大气沉降泥炭档案以及气候变化背景下泥炭地碳循环机制等研究工作。     

中国东北地区近百年来降水量变化趋势分析

降水是影响区域自然及经济社会变化的重要因素.本研究利用东北地区哈尔滨、长春及沈阳3站1906～2007年降水量实测资料,采用数理统计学方法,分析了东北地区近百年降水量变化的统计特征及其趋势.哈尔滨、长春、沈阳近百年平均降水量分别为544.7mm、604.0mm、709.8mm.除个别月份外,降水量的概率分布基本符合正态分布规律.在年内,1月降水量最少,占年降水量的1%;7月最多,占年降水量的26%～29%;连续最大3个月(6～8月)降水量占年降水量的62%～67%.降水量集中指数为14～18.年降水量变异系数为0.21～0.22,最大年与最小年降水量之比2.94～3.12.近百年内,降水量异常偏多年份为哈尔滨站的1932年,没有发生异常偏少的年份.长春站表现出显著的趋势性减小,哈尔滨及沈阳站未表现出显著的趋势性变化.在近百年中,1900～1935年东北为少雨期,1936～1959年为多雨期,1960年代以后则为少雨期.     

近800a来内蒙古岱海湖水的盐度定量及其气候意义

在干旱半干旱地区 ,封闭湖泊的湖水盐度对气候变化反应敏感。首先通过现生介形类 (Lim nocytherecf.inopinata)壳体与湖水Sr/Ca比值的测定确定了Sr/Ca的分配系数 ;然后测试现代岱海湖水盐度与湖水Sr/Ca比值 ,建立湖水盐度与湖水Sr/Ca比值的函数关系 ;最后利用湖泊沉积剖面中介形类壳体的Sr/Ca比值定量恢复了岱海湖水近 80 0a来的盐度。通过分析岱海湖水盐度变化过程 ,揭示了研究区小冰期前期降水增加的冷湿气候 ,这明显不同于东部其它地区的冷干气候 ;研究区在小冰期中后期以偏干旱气候为主 ,这与东部其它地区干冷气候相一致 ;推测了 2 1世纪初 10～ 2 0a ,岱海地区降水将有所增加 ,干旱趋于缓和。     

用树木年轮重建天山中部近350 a来的降水量

单相关普查表明，乌鲁木齐河谷树轮年表与上年7月至当年2月降水相关显著.西白杨沟及波尔钦沟两个树轮差值年表可较好地重建出天山中部近350 a来该时段的降水量，解释方差达62％.经用统计参数、独立降水资料、历史气候记载、冰川及其它资料多方面验证，表明近350 a的降水重建序列是可信的.降水特征分析指出：天山中部降水可划分出3个偏湿期(1671(?)一1692年，1716－1794年，1825－1866年)和3个偏干期(1693－1715年，1795－1824年，1867－1969年).其后两个偏湿期与乌鲁木齐河源1号冰川前的第二、第三道终碛垄相对应，经推算，相应年降水量比现今分别偏多约59 mm及30 mm.天山中部上年7月至当年2月的降水具有5、10、53～54、3.7及3.3 a的变化准周期，在1716－1969年间存在着明显的变干趋势，并在1831年发生过突变.重建降水序列对乌鲁木齐、昌吉州天山北坡一带的降水具有较好的代表性.     

气候和地热共同影响泥炭地表面湿度变化——以长白山赤池泥炭地为例

来自北方泥炭地的研究表明,沼泽表面湿度变化时常受控于气候变化。然而火山活动区泥炭地的表面湿度是否受到了火山地质的影响?这个问题值得进一步明晰。本研究以长白山赤池泥炭地38 cm深的沉积物作为对象,通过植物大化石、有壳变形虫和腐殖化度多指标分析,重建该泥炭地过去近50年的地表湿度变化。研究表明,3个指标揭示的地表湿度变化趋势总体一致,即38～27 cm(1957～1965 A.D.)由干向湿转变;27～18 cm(1965～1976 A.D.)干湿波动;18～0 cm(1976～2008 A.D.)由湿向干转变。与当地的气象数据对比,发现剖面底部湿度偏低与地热引起的强烈蒸发有关;而剖面上部湿度偏低与降水少、温度高的气候变化模式较吻合。理解泥炭地表面湿度变化对于泥炭记录的古气候、古环境和古生态重建具有重要意义。     

地下水补给与开采量对降水变化响应特征:以京津以南河北平原为例

通过对京津以南河北平原年降水量、地下水补给量和农业开采量三者动态规律及其互动关系研究表明, 年降水量减增, 同期地下水补给量与开采量呈互逆变化规律, 即降水量减小, 补给量变少, 开采量增大; 年降水量增大, 补给量较多, 开采量减小.在连续枯(丰) 水年份, 当年降水量减少(增加) 10mm时, 则地下水系统水量减少7.08 (增加7.06) mm, 水位下降(上升) 5.2~8.7cm; 在10~320mm变幅内, 当年降水量减少(增加) 10%时, 则地下水系统水量减少7.98 (增加7.67) %.气候旱化过程中降水变化对引起补给量减少和开采量增加的幅度, 大于气候增雨过程中降水变化对补给量增大和开采量减少的影响程度.因此, 需要重视连续枯水年份降水变化对地下水系统影响的应对举措, 这对于提高我国北方区域地下水资源供给安全保障具有重大意义.