东亚夏季风北部边缘区近260年以来的极端干旱事件

基于高分辨率的树轮年表数据集, 分析了近260年东亚夏季风北部边缘区发生的极端干旱事件, 并利用统计算法分析了极端干旱事件的强度及影响范围。结果显示, 区域在1890~1894年、1898~1905年、1926~1932年及1991~1997年发生极端干旱事件, 其中1890~1894年的极端干旱事件在部分年表中表现显著, 1898~1905年的极端干旱事件在大部分年表中均有所记录, 1926~1932年的极端干旱事件几乎在所有年表中均有记录, 是近260年来发生的强度最强、波及范围最广的干旱事件, 1991~1997年的极端干旱事件影响范围不大, 但在其影响区域强度较高。     

树轮记录的黄河源区1505~2013年5~9月相对湿度变化

根据采集自青海省玛沁县雪山乡的祁连圆柏建立树轮宽度年表。通过相关分析发现,树轮宽度标准化年表（STD）与黄河源区内4个气象站平均5~9月相对湿度存在显著的正相关关系,相关系数达到0.60（建模期为1969~2013年）。利用标准化年表重建了黄河源区过去509年的5~9月平均相对湿度变化序列,重建方程方差解释量达36.0%,且方程稳定可靠。重建序列在过去509年先后经历了6个湿润阶段和8个干旱阶段：湿润阶段为1655~1697年、1746~1793年、1795~1816年、1898~1916年、1933~1957年和1962~1992年;干旱阶段为1530~1541年、1544~1586年、1590~1634年、1728~1745年、1817~1836年、1856~1886年、1917~1932年和1993~2004年。利用多窗谱分析（MTM）表明,重建序列具有85~256a、3.0~3.6a和2.0~2.8a左右的显著周期变化。通过对比发现,此次重建序列与黄河源区附近及青藏高原东北部其他一些能反映干湿状况的树轮重建序列在低频上具有较好的一致性。

     

国际树轮水文学研究进展

树木年代学丰富的内容和知识体系, 成熟的研究方法, 为区域尺度上研究水文变化提供了精确的方法. 基于树轮重建水文, 认识过去长期自然水文变化格局, 合理规划与管理水资源的价值, 使树轮研究在水文气候变化研究中愈来愈受到人们的广泛重视.在短短的几十年里, 树轮水文学取得了日新月异的进展, 成为继树轮气候学之后又一快速发展的应用学科.在理解树轮水文学科学概念与内涵的基础上, 介绍了基于树轮重建水文的主要手段与方法, 从重建径流、重建极端水文事件、重建降水及重建湖泊沼泽水位等4个方面综述了国际树轮水文学的研究内容与进展, 并简要的概述了其未来发展趋势.     

我国季风边缘区湖泊沉积记录的全新世亚洲夏季风衰退事件

亚洲夏季风是全球季风系统的重要组成部分,亚洲夏季风的变化对其控制区域自然生态系统的多样性和生态平衡,以及社会经济发展有重要的影响。本文选择位于现代亚洲夏季风边缘区对季风变化响应敏感的湖泊达连海为研究对象,基于陆生植物残体和全有机质的AMS ¹⁴C定年建立了钻孔顶部24.6 m沉积物的年代框架,利用粒度指标重建了全新世研究区水文变化过程以及亚洲夏季风衰退事件序列。结果显示,沉积物中存在数层砂层,代表了湖泊低水位时期,进而指示了亚洲夏季风衰退事件。这些事件处在11.6~11.3 cal.ka B.P.、10.4~9.5 cal.ka B.P.、6.4~6.0 cal.ka B.P.、4.6~4.4 cal.ka B.P.、3.7~3.4 cal.ka B.P.、3.1~2.9 cal.ka B.P.以及2.0~0.9 cal.ka B.P.,可以发现中晚全新世以来亚洲夏季风衰退事件发生的频率显著增加。进一步与北半球高纬地区与低纬地区的气候突变事件记录对比显示,全新世百年-千年时间尺度上亚洲夏季风强度的变化与低纬ENSO活动存在密切的联系。

     

全球季风和季风边缘研究

全球卫星探测和观测资料的积累,使以南海季风、亚洲季风为代表的季风研究兴起了一波研究热潮。区域季风认识的深入,推动了全球季风认识的发展,全球季风概念在20世纪末被提出来,并在21世纪初成为热点研究方向。季风边缘是与全球季风密切相关的概念,东亚夏季风北边缘的近期演变与全球季风过去几十年的减弱有关。全球季风的演变表现为分布全球的大气活动中心和季风槽的活动,[JP2]这些成员组成了一个完整的全球季风系统。按照上述季风研究的发展脉络,系统地总结全球季风和季风边缘研究的进展,并提出未来季风研究的方向会把全球大气活动中心与全球气候槽,包括全球季风槽联系起来,即从季风系统着手研究全球季风的年代际和世纪尺度变率。     

中国北方季风边缘区过去530年降水的时空变化及其驱动机制研究

中国北方季风边缘区位置的移动影响着整个西北地区的旱涝变化和生态建设的发展。树轮和历史文献记录可以为该地区过去几百年气候环境变化和季风变化提供重要的信息。本文选取了8条树轮序列结合31条中国历史文献记录和实测降水量资料, 重建了中国北方地区近530年的年降水量演化特征, 对比分析了不同特征时期400mm等降水量线空间位置的差异及其可能的驱动机制。结果表明, 在年际尺度上, 降水量最丰年400mm等降水量线位置都比近30年平均位置偏北, 而干旱事件时期400mm等降水量线位置比近30年平均位置更偏南, 且干旱时期的波动要比湿润年份的波动幅度更大; 在年代际尺度上, 最湿润10年和最干旱10年400mm等降水量线位置同样比最近30年偏北和偏南, 但是其空间位置的变化没有年际尺度显著。研究区降水量空间位移变化主要是受北大西洋涛动(NAO)和厄尔尼诺南方涛动(ENSO)的影响。     

西北干旱区和黄土高原大气边界层特征对比及其对气候干湿变化的响应

利用西北干旱区民勤、 黄土高原平凉和榆中3站2006-2009年1、 4、 7月和10月逐日08:00时和20:00时探空资料、 降水和日最高气温, 计算和对比分析了最大混合层厚度(ML)、 逆温层特征和垂直温湿场及其对干湿气候变化形成的影响. 结果表明: 最大混合层厚度与最高地气温差关系较为密切, 呈显著正相关, 干旱区民勤较密切其相关系数达0.92. 最大混合层厚度4月最深厚, 干旱区民勤高达2 871 m, 明显高于黄土区两站200~400 m左右, 平凉最为浅薄, 1月不足1 000 m; 但日降水量≥5 mm的降水发生时榆中较深厚, 高于其他两站300~400 m. 强降水发生前后干旱区湿度变化大, 发生时高低空湿度迅速增大, 而黄土高原变化湿度小, 榆中中低层增湿较明显. 干旱区近地层较干, 但有降水时中高层增湿较黄土高原显著. 干湿气候变化与最大混合层厚度、 逆温层的频数和强度、 近地面层的干湿程度关系密切, 混合层越深厚, 逆温层多而强, 近地层越干, 干旱加剧.     

青海都兰地区1835年来的气候变化──来自树轮资料

根据在青海都兰地区采集的树轮所建立的树轮年表资料，分析了年表与气候要素间的相关关系，讨论了1835年来的冷暖变化，得出：在近2000年间，该地区有10次冷期和11次暖期。其中，最长的暖期是819～1086年间，持续长达268年，显示了中世纪暖期某些特征；最长的冷期是623～818年间，长达196年。而且，持续时间在100年以上的暖期只有两次，而冷期有5次。作者认为，在这1835年间，该地区是以寒冷气候为主的，但是自小冰期以来，气候明显转暖，这种变暖的趋势一直持续到现在。     

猪野泽记录的季风边缘区全新世中期 气候环境演化历史*

通过季风边缘区石羊河古终端湖猪野泽QTL剖面年代学及沉积物粒度、碳酸盐、有机碳、碳氮比和有机质稳定同位素等多项气候代用指标的综合分析,建立了季风边缘区9~3cal.kaB.P. 的古气候演化序列。结果表明,9cal.kaB.P. 到7.8cal.kaB.P. 期间,流域的水分条件和温度逐渐上升,植被状况好转,此时气候逐渐转暖湿;而在7.8~7.5cal.kaB.P. 出现了显著的百年尺度的干旱事件,沉积物主要以砂质沉积为主,此时湖泊生产力显著下降;全新世期间最为暖湿的气候适宜期出现在7.5~5.0cal.kaB.P.;约5.0cal.kaB.P. 以来,该区域出现了较为明显的干旱化趋势。另外,对猪野泽地区的白碱湖的湖泊地貌学和年代学研究表明该区域在7.5~5.0cal.kaB.P. 出现了3次高湖面,并且湖岸堤时序变化指示了全新世后半期湖泊逐渐退缩的过程进而指示该区域出现了显著的干旱化趋势。     

树轮——流域径流变化的记录

根据树轮稳定碳同位素组成序列呆较灵敏地记录降水变化的事实，利用长白山红松树轮δ＾１３Ｃｔ序列与松花江年径流量之间的平均变化关系，重建了近２００年来松花江年径流量的变化；年径流量变化有明显的准２２年周期；１９００年以前，径流量在周期波动中呈上升趋势，１９００年之后，流动中呈下降趋势。     

中国西北地区的干旱与旱灾——变化趋势与对策

干旱与水资源短缺是西北地区的基本环境特征。西北地区在气候变暖的背景下,区域降水量出现了明显的区域差异:西北西部的新疆地区,20世纪80年代以来降水量增加;西北东部大部分地区降水量持续减少,干旱、连旱趋势增加;黄河流域西北区域降水量减少,干旱化趋势最为显著。在气候干旱化增强的背景下,新疆地区总体上经过70年代的枯水期后,在80年代中期开始较大范围内径流量呈现增加趋势;河西东部、西北东部的黄河流域等地区,70年代以来径流持续减少,大部分河流枯水频率在78%以上,水文干旱化趋势显著。水资源的开发利用、水土保持以及土地利用等人类活动使得西北地区水文干旱进一步加剧。干旱是西北地区最为严重的自然灾害之一,受干旱化气候和水文变化趋势的影响,黄河流域和内陆流域干旱灾害不断加剧,近50a干旱灾害受灾面积急剧扩张,旱灾造成的农业粮食损失不断增加。从创新水资源开发利用途径与管理等角度,提出了提高气候变化的地区适应性和区域水-经济系统旱灾抵御能力的对策与建议。     

Spatio-temporal variability of summer monsoon rainfall over Orissa in relation to low pressure systems

The summer monsoon rainfall over Orissa occurs mostly due to low pressure systems (LPS) developing over the Bay of Bengal and moving along the monsoon trough. A study is hence undertaken to find out characteristic features of the relationship between LPS over different regions and rain-fall over Orissa during the summer monsoon season (June-September). For this purpose, rainfall and rainy days over 31 selected stations in Orissa and LPS days over Orissa and adjoining land and sea regions during different monsoon months and the season as a whole over a period of 20 years (1980-1999) are analysed. The principal objective of this study is to find out the role of LPS on spatial and temporal variability of summer monsoon rainfall over Orissa. The rainfall has been significantly less than normal over most parts of Orissa except the eastern side of Eastern Ghats during July and hence during the season as a whole due to a significantly less number of LPS days over northwest Bay in July over the period of 1980-1999. The seasonal rainfall shows higher interannual variation (increase in coefficient of variation by about 5%) during 1980-1999 than that during 1901-1990 over most parts of Orissa except northeast Orissa. Most parts of Orissa, especially the region extending from central part of coastal Orissa to western Orissa (central zone) and western side of the Eastern Ghats get more seasonal monsoon rainfall with the development and persistence of LPS over northwest Bay and their subsequent movement and persistence over Orissa. The north Orissa adjoining central zone also gets more seasonal rainfall with development and persistence of LPS over northwest Bay. While the seasonal rainfall over the western side of the Eastern Ghats is adversely affected due to increase in LPS days over west central Bay, Jharkhand and Bangladesh, that over the eastern side of the Eastern Ghats is adversely affected due to increase in LPS days over all the regions to the north of Orissa. There are significant decreasing trends in rainfall and number of rainy days over some parts of southwest Orissa during June and decreasing trends in rainy days over some parts of north interior Orissa and central part of coastal Orissa during July over the period of 1980-1999     

Applications of satellite data in the study of monsoon variability

This paper discusses the use of satellite data for studying climate change, with particular emphasis on the inter-annual variability of the Indian southwest monsoon. Precipitation estimates made from INSAT-1B radiance data are shown to bring out the variations that occurred in the monsoon rainfall of 1987 and 1988. Outgoing Longwave Radiation derived from INSAT-1B shows good correspondence with precipitation patterns.     

1470年以来中国东部季风区降水变化规律及趋势预估

超长系列的降水资料是分析气候变化和预估未来区域水安全形势的重要支撑,但目前观测资料只有几十年时间尺度,利用相关历史文献资料进行系列重建是延长现有观测资料的主要手段。基于《中国近五百年旱涝分布图集》和1959年以来实测降水资料,重建1470—2019年中国东部季风区的长序列降水数据,分析近550 a以来区域降水变化规律,剖析气候自然变异规律和人为气候变化对历史降水的影响,并通过CMIP6中等分辨率气候系统模式下的4种情景降水数据预估未来降水变化趋势。研究表明：(1)东部季风区降水年际分布不均,有明显的丰枯变化,1470—1691年整体处于枯水期,1692—1924年处于丰水期,1925年至今处于枯水期,存在准181 a周期;(2) 1991年后人为气候变化的影响已经显现,海河、黄河下游和长江流域部分降水倾向率发生显著变化,东部季风区总体降水增加趋势加快;(3)在未来气候变化情景下多年平均降水量较基准期(1961—1990年)显著增加,季节性变化加大,区域旱涝风险加剧。由于未来气候情景的不确定性,未来降水趋势预测的可信度尚未可知,需要进一步增强风险分析。     

Interannual and long-term variability of the summer monsoon and its possible link with northern hemispheric surface air temperature

Some statistical properties of the summer monsoon seasonal rainfall for India during the last 100 years (1881–1980) are presented. The most recent decade of 1971–1980 shows the lowest value of standard-decadal average monsoon rainfall (86.40 cm) and is also characterised by the second highest value of coefficient of variation in monsoon rainfall (12.4 %). The combined last two standard-decadal period of 1961–1980 was the period of the largest coefficient of variation and the lowest average monsoon rainfall for India. The possible influence of global climatic variability on the performance of the monsoon is also examined. Analyses of correlation coefficient show that a statistically significant positive relationship with a time-lag of about six months exists between monsoon rainfall and northern hemispheric surface air temperature. A cooler northern hemisphere during January/February leads to a poor monsoon. All the major drought years during the last 3 decades had much cooler January/February periods over the northern hemisphere—1972 having the coldest January/February with a temperature departure of −0.94°C and the most disastrous monsoon failure.     

高分辨率石笋记录的近700年来滇西南夏季风降水变化

基于云南西南部司岗里洞一支长约168 mm石笋（编号SGL1）的7个²³⁰Th年龄和325个δ¹⁸O数据,建立了1322~1605 A.D.和1700~1927 A.D.时段平均分辨率达2 a的夏季风降水演化序列。该序列显示存在百年尺度的δ¹⁸O偏正阶段,即1322~1605 A.D.和1700~1927 A.D.时段,指示当时夏季风降水持续减少,这与印度季风区石笋所记录的结果一致,但区别于东亚季风区石笋记录的小冰期后期（1700~1900 A.D.）季风逐渐增强的特征,表明小冰期后半段亚洲季风区石笋记录的区域干湿变化空间差异显著。显著的多年代际振荡是SGL1石笋序列最为突出的特征,在石笋生长稳定的1322~1540 A.D.时段,高分辨率氧同位素序列记录到9个持续时间约10~20 a、平均振幅达1.4 ‰的干旱事件,这些年代际尺度干旱事件在东南半岛及南亚地区的高分辨率记录中均有不同程度的体现。SGL1石笋氧同位素序列与太阳总辐照度记录呈显著的正相关关系,说明太阳活动可能是小冰期季风气候百年尺度变化的主要驱动因子,但二者呈负耦合关系,即太阳辐射增强（减弱）,对应区域季风降水减少（增多）。小冰期早期（1322~1540 A.D.）,SGL1石笋记录的年代际干旱事件与太平洋年代际振荡（PDO）暖相位和大西洋多年代际振荡（AMO）冷相位相对应,其显著的15 a、24 a和56 a周期也类似于PDO的主导周期,说明该区多年代际气候变化主要受PDO调控;功率谱分析结果还显示SGL1序列具有显著的2.6~3.2 a和6 a周期,暗示该时期区域年际尺度气候变化可能受ENSO和（或）印度洋偶极子（IOD）的影响。

     

Basin-wide Holocene environmental changes in the marginal area of the Asian monsoon,northwest China

In arid regions, because of spatial variability, using single climate records is difficult to reconstruct the past climate change for the drainage basins. Holocene environmental records were collected from the upper, middle and lower regions of the Shiyang River drainage basin in the marginal area of the Asian monsoon (northwest China). The main objective of this paper was to compare the records from the terminal lake and the middle and upper reaches of the basin to study the basin-wide environmental changes. During the early Holocene the vegetation was sparse, and the effective moisture was relatively low in the basin. The Holocene Climatic Optimum started between 7.0 and 8.0 cal ka BP, during which the lake level reached the highest level in the terminal lake; the vegetation density and the effective moisture reached the highest level during the Holocene in the drainage basin. From 4.7 cal ka BP the terminal lake began to shrink, while the vegetation density decreased dramatically. In the middle and upper regions of the drainage, the effective moisture began to decrease since 3.5 cal ka BP, and the arid tendency was earlier in the terminal lake than it was in the middle and upper regions of the drainage basin. During the early Holocene the relatively arid environment was affected by the gradually intensifying East Asian monsoon and the dry westerly winds. The mid-Holocene Optimum benefited from the intensive East Asian monsoon and the humid westerly winds. Then, the East Asian monsoon retreated since the late-Holocene. In the basin the arid tendency may be related to the retracting of the East Asian monsoon. However, the intensifying acidification after 1.5 cal ka BP may be correlated to the increasing dryness of the westerly winds.     

Characteristics of certain surface meteorological parameters in relation to the interannual variability of Indian summer monsoon

With an objective to understand the influence of surface marine meteorological parameters in relation to the extreme monsoon activity over the Indian sub-continent leading to flood/drought, a detailed analysis of the sea level pressure over the Southern Hemisphere and various surface meteorological parameters over the Indian seas is carried out. The present study using the long term data sets (Southern Hemispheric Sea Level Pressure Analysis; Comprehensive Ocean Atmospheric Data Set over the Indian Seas; Surface Station Climatology Data) clearly indicates that the sea surface temperature changes over the south eastern Pacific (El Ninõ/La Niña) have only a moderate impact (not exceeding 50% reliability) on the Indian summer monsoon activity. On the other hand, the sea level pressure anomaly (SOI) over Australia and the south Pacific has a reasonably high degree of significance (more than 70%) with the monsoon activity over India. However, these two parameters (SLP and SST) do not show any significant variability over the Indian seas in relation to the summer monsoon activity. Over the Indian seas, the parameters which are mainly associated with the convective activity such as cloud cover, relative humidity and the surface wind were found to have a strong association with the extreme monsoon activity (flood/drought) and thus the net oceanic heat loss over the Indian seas provides a strong positive feed-back for the monsoon activity over India.     

树轮记录的过去300年来青藏高原东南部积雪覆盖的变化

由于高海拔和高降水,青藏高原东南部成为全球少有的积雪集中分布的亚热带地区。其积雪覆盖的变化受到亚洲夏季风的强烈影响,同时积雪覆盖又能通过改变青藏高原东南部的热效应,对亚洲夏季风的动态造成影响。然而当前器测记录的积雪覆盖面积只有几十年,限制了对高原积雪面积变化和亚洲季风动态关系的探讨,尤其是在年代际尺度上二者的关系。本文首次开展了基于树轮的青藏高原积雪覆盖重建的研究。通过收集了青藏高原东南部的25个树轮年表,发现其中9个树轮年表和积雪覆盖存在显著正相关;进一步研究发现这些树轮年表和积雪覆盖的关系主要表现在年代际波动上,在年际尺度上的波动两者的关系不显著。这9个树轮年表的年代际波动在历史时期也能很好的吻合,进一步说明这些树轮序列受到共同的积雪覆盖变化的影响,且这种影响在年代际尺度上比较稳定。积雪覆盖和干旱指数表现出显著正相关以及9个年表均表现出干旱响应,说明积雪覆盖可以通过调制土壤湿度来影响树轮生长。年际尺度上树轮生长主要受到区域气候条件的影响,而年代际尺度上,积雪覆盖通过调控区域气候和土壤湿度,对树轮生长起到决定性的影响。基于这些树轮年表,定量重建了青藏高原东南部过去300年来积雪面积的年代际波动,并讨论它与亚洲季风动态的关系。     

云南华坪全新世大暖期百年尺度的季风气候的石笋记录

通过对云南华坪葫芦洞FL4石笋进行高精度的ICP—MS—230Th/U测年和高分辨率的碳、氧同位素分析,建立了该地区6 060-4 185 a BP间高分辨率的西南季风气候变化时间序列,进而揭示了该时段发生的3次季风减弱事件。 这3次百年尺度（持续时间为90～240a）的干旱寒冷事件,分别发生在6 060－5 950 a BP、5 380－5 140 a BP、4 810-4 620 a BP,呈台阶状演变;而石笋的碳同位素记录揭示了2次强降水事件,分别发生在5 503－5 443 a BP和4 210-4 185 a BP,持续时间分别为25a和60a。石笋碳、氧同位素记录的西南季风减弱以及强降水事件明显受太阳辐射强度的控制。分辨率为3~10 a的碳、氧同位素记录表明,在百年尺度的西南季风气候变化上,叠加了一系列十年尺度的气候突变事件,呈锯齿状的高频波动。这些短时间尺度的季风气候波动事件与树轮14C 残差、冰芯记录极为相似,反映低纬度地区石笋记录的季风气候与高纬度及北极地区的气候具有极好的可比性,可能主要是受中低纬度太阳辐射强度以及北半球大气环流的影响,太阳辐射强度的变化是控制印度季风的快速推进或退出(萎缩)以及百年尺度上的气候波动的主要动因。