中全新世十～百年降水波动的江苏宜兴石笋δ18O记录

据江苏宜兴茗岭洞穴M L石笋的Th230测年结果、年层计数以及与树轮14 C残差曲线的对比,建立了该石笋记录的中全新世持续561年的氧同位素时间序列( 5. 13～ 5. 69kaB. P. )。分辨率达3～ 4年的氧同位素曲线与相应时段树轮14 C残差呈显著的正相关( r= 0.54) ,揭示了中全新世东亚季风降水百年尺度上受太阳辐射驱动。从石笋δ18O功率谱中识别出类似树轮14 C的28～25a、10a 等周期成分,表明该地区十年尺度季风降水也受太阳活动的影响。      

东北地区降水周期与太阳活动的关系

利用树轮稳定碳同位素组成（δ＾１３Ｃｔ）序列可以较为灵敏地记录降水变化的特性，以长白山树轮δ＾１３Ｃｔ序列为降水变化的自然记录体，探讨太阳活动对长白乃至东北季风气候区降水变化的影响，研究指出：（１）２００年来长白山及东北季风气候区降水变化有准２２年的周期性波动；２）东北季风气候区里，东南季风强弱变化具有准２２年的周期性振荡；３）直接控制东南季风强弱变化的西太平洋副热带高压的活动可能具有相应的准２２     

亚洲树轮稳定氧同位素研究进展

树轮稳定氧同位素作为一种高精度的古气候代用指标,在亚洲地区的发展起步晚进步快。树轮稳定氧同位素比率（δ¹⁸O）对区域气候信息有较强的记录能力,且与水汽循环关系密切,对于理解复杂的亚洲气候起着重要作用。亚洲地区树轮δ¹⁸O对温度的响应主要出现在高纬度地区,中低纬度树轮δ¹⁸O主要记录与水分（降水、相对湿度、PDSI等）有关的信号。对亚洲地区已发表的树轮δ¹⁸O与气候要素（温度、降水、相对湿度）的相关分析显著性统计显示,生长季气候对树轮δ¹⁸O至关重要,树轮δ¹⁸O 与温度的显著相关关系呈正相关,与降水和相对湿度的呈负相关,温度和降水通过降水δ¹⁸O影响树轮δ¹⁸O,但各自的信号强度存在区域差异,而相对湿度信号则广泛记录在不同区域不同树种之中。亚洲树轮稳定氧同位素研究集中于中低纬度地区,因而对大气水文循环的响应主要侧重于对亚洲夏季风和ENSO的研究,对季风降水的记录反映了季风活动的变化特征以及与之有关的环流信息;季节分辨率的树轮稳定氧同位素研究限于低纬热带亚热带区域,但对于理解区域气候和季风活动的年内变化、挖掘年轮不清晰树种的树轮学研究潜力具有重要的意义。     

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。      

东北地区降水周期与太阳活动的关系

利用树轮稳定碳同位素组成（δ１３Ｃｔ）序列可以较为灵敏地记录降水变化的特性，以长白山树轮δ１３Ｃｔ序列为降水变化的自然记录体，探讨太阳活动对长白山乃至东北季风气候区降水变化的影响。研究指出：１）２００年来长白山及东北季风气候区降水变化有准２２年的周期性波动；２）东北季风气候区里，东南季风强弱变化具有准２２年的周期性振荡；３）直接控制东南季风强弱变化的西太平洋副热带高压的活动可能具有相应的准２２年周期     

两个树轮样品的^13C同位素研究及其古气候意义

两个代表不同生长时期、不同生长气候区的树轮样品研究结果表明．树轮^13C同位素组成记录了树轮生长时大气CO2的同位素组成和气候因子特点。现代样品^13C同位素组成反映了近代大气CO2浓度和组成变化特点。古代样品良好的同位素再现性，肯定了树轮^13C同位素作为历史时期气候记录仪的可行性。     

黔西高原末次冰期晚期古植被及西南季风演变

黔西高原的长时间序列孢粉记录比较少,限制了对该地区末次冰期晚期古植被及西南季风演化过程和机制的认识。本研究通过对黔西高原一个连续的古湖泊沉积物孢粉记录的分析,并结合AMS14C测年,重建黔西高原末次冰期晚期古植被及西南季风演化。结果表明:轨道尺度上,MIS3 (氧同位素3阶段)中晚期,黔西高原主要为木本、草本植物,喜湿的针叶树种较多,西南季风较强。MIS2 (氧同位素2阶段)期间,喜湿的针叶树种减少,而草本、蕨类植物增多,指示气候冷干,西南季风减弱。千年尺度上,黔西高原西南季风响应于北大西洋冰漂碎屑事件及H3 (Heninrich 3)、H2 (Heninrich 2)和LGM (Last Glacial Maximum)事件,导致西南季风减弱,喜湿的针叶树种减少。通过对比发现,东亚夏季风和西南季风在轨道及千年尺度上协同演化,二者均响应于北半球高纬度太阳辐射变化及北大西洋冰漂碎屑事件。在19～18 cal ka BP,黔西高原经历最冷干气候,西南季风减弱,木本、草本植物近乎消失,而同期东亚夏季风增强,说明西南季风和东亚夏季风在冰后期上存在反相位关系。     

黔西高原末次冰期晚期古植被及西南季风演变*

黔西高原的长时间序列孢粉记录比较少,限制了对该地区末次冰期晚期古植被及西南季风演化过程和机制的认识。本研究通过对黔西高原一个连续的古湖泊沉积物孢粉记录的分析,并结合AMS¹⁴C测年,重建黔西高原末次冰期晚期古植被及西南季风演化。结果表明: 轨道尺度上,MIS3(氧同位素3阶段)中晚期,黔西高原主要为木本、草本植物,喜湿的针叶树种较多,西南季风较强。MIS2(氧同位素2阶段)期间,喜湿的针叶树种减少,而草本、蕨类植物增多,指示气候冷干,西南季风减弱。千年尺度上,黔西高原西南季风响应于北大西洋冰漂碎屑事件及H3(Heninrich 3)、H2(Heninrich 2)和LGM(Last Glacial Maximum)事件,导致西南季风减弱,喜湿的针叶树种减少。通过对比发现,东亚夏季风和西南季风在轨道及千年尺度上协同演化,二者均响应于北半球高纬度太阳辐射变化及北大西洋冰漂碎屑事件。在19~18 cal ka BP,黔西高原经历最冷干气候,西南季风减弱,木本、草本植物近乎消失,而同期东亚夏季风增强,说明西南季风和东亚夏季风在冰后期上存在反相位关系。     

树木年轮稳定同位素分析样品前处理方法探讨

树木年轮稳定碳氧氢同位素(δ13C、δ18O和δD)作为树轮气候学、树轮生态学研究的一种重要信息,随同位素分析技术的发展得到广泛应用.在利用树轮同位素指标进行古气候、古环境研究中,对原木样品进行纯化得到α-纤维素及硝化纤维是一项耗时、耗力且又必须进行的前处理步骤.总结了目前国内外多种纤维素和硝化纤维提取的实验流程,综述了树轮同位素样品分析制备的提取流程,并提出了本研究组的纤维提取试验流程,讨论了该方法的可行性及存在的问题.建议实验室在利用树轮同位素指标进行古气候和全球变化生态学研究时,应关注树木年轮同位素样品制备流程差异对最终获取的同位素比率的影响,以消除不同实验流程造成的实验结果上的差异,为树轮同位素指标大范围空间指标比较提供基础.     

云南中甸纳帕海57 000年来的有机质碳同位素特征及其古气候意义

中甸纳帕海位于滇西北横断山脉腹地，受西南季风、西太平洋副热带高压和西风带南支多种气候系统的影响，因此该地区是研究西南季风演化、西南季风和东亚季风相互耦合及进行海陆对比的理想区域。 １９９８年５月在距纳帕海湖盆中心１ｋｍ处钻获２８．８１ｍ长的岩芯，主要为灰橄榄绿色和棕色粘土夹少量黄棕色砂和砂砾．有机质碳同位素按２０ｃｍ间隔采样，共分析样品１６３件，由意大利生产的ＮＣ２５００型色谱－质谱联合测定仪进行测试。结果显示有机质碳同位素（δ１３Ｃｏｒｇ）最低值－２８．８‰，最高值－２１．５‰，平均值－２４．８‰，与陆地Ｃ３类植物、浮水植物和挺水植物的有机质碳同位素接近。     

树轮记录的西北季风边缘区干旱变化

祁连山东部位于亚洲季风西北边缘区,对气候变化十分敏感。由于该区位于半干旱区,降水的变化直接影响人类社会经济的发展,所以研究该区干旱变化情况及其机制非常重要。 利用采自祁连山东部西北季风边缘、地处半干旱区的吐鲁沟地区的油松树轮样芯,建立了树轮宽度年表,时间跨度为1866-2003AD。树轮宽度年表与气象因子相关分析结果显示树木生长主要响应生长季内的降水和干旱变化。该年表与附近区域利用树轮宽度重建的帕尔默干旱指数（PDSI）进行对比,结果显示严重的干旱时间发生在1920s-1930s、1966年、1974年、1982年和1990s和21世纪初。多窗谱分析研究表明,该区年表序列存在显著的2~4 a周期（P<0.05）,该周期与ENSO变率吻合,与在贺兰山、祁连山其他地区、兴隆山及贵清山研究结果一致,表明这些区域可能受共同气候因子的影响。     

季风与西风对青藏高原全新世气候变化的影响:同位素证据

青藏高原气候变化在冰期-间冰期、千年、十年际和季节尺度上受亚洲季风和西风环流的交互影响,表现出显著的区域性特征。然而全新世以来青藏高原气候变化的机制还不甚清楚,主要原因之一是缺少指示意义明确的古气候代用指标。课题组近年来利用叶蜡氢同位素(δDwax)重建了高原东北部的青海湖、中北部的令戈错、中部的达则错、西部的班公错和阿翁错不同时间尺度的大气降水同位素记录,本文对上述工作进行总结,并结合青藏高原全新世以来已发表的其他地点的同位素和古水文记录,揭示全新世以来季风与西风对青藏高原不同区域气候变化的影响。结果表明:1)早全新世青海湖、令戈错、班公错和阿翁错4个湖泊均主要受夏季风影响,夏季风可以影响到青藏高原的大部分地区,此时夏季风在青藏高原的最北界限可能位于青海湖以北、克鲁克湖以南。2)中全新世青海湖、班公错和阿翁错受夏季风影响逐渐减弱;然而令戈错在7.0~4.5 ka水汽主要来源于西风环流。3)晚全新世青海湖和班公错受季风的影响进一步减弱;西风在3.5~1.7 ka和2.0~1.0 ka分别影响到高原中部的令戈错和达则错;晚全新世阿翁错受冰川融水补给影响降水同位素异常偏负。4)本研究表明在中晚全新世季风较弱的时期,西风能够深入到青藏高原内部地区,给高原内部地区带来冷湿的水汽。     

青藏高原水汽输送与冰芯中稳定同位素记录*

降水中稳定同位素作为水中的组成成分,与水汽来源的变化存在直接的关系。根据在青藏高原降水中稳定同位素的研究,青藏高原南北降水中δ¹⁸ O和过量氘(d)都存在着显著的空间变化,这种空间变化与西南季风夏季向北推进的位置有关。在时间变化上,青藏高原不同地区降水中δ¹⁸ O和d的季节变化特征也与水汽来源的季节变化有关,而且这种季节变化主要受控于西南季风水汽与西风带输送水汽之间的相互作用,在中国最北端的阿尔泰山区还受到极地气团的影响。由于不同的大气环流造成的水汽来源的差异,青藏高原冰芯中稳定同位素变化也存在空间差异。北部地区冰芯中稳定同位素的年际变化与当地气象站记录显示良好的对应关系,而南部冰芯中稳定同位素的变化与当地气象站降水量在年际变化上显示反相关关系。     

中全新世河南南阳石笋记录的百年季风干旱事件

基于河南南阳洞1支石笋的5个230 Th 年龄和186个氧碳同位素数据,建立了中全新世持续1 570a( 6 115～ 4 544a B. P. )较高分辨率东亚季风降水序列。在整个研究时段,石笋氧碳同位素曲线记录了3次弱季风事件,分别发生在5 830～5 720a B. P. 、5 350～ 5 080a B. P.、4 770～ 4 640a B. P. ,其中5 350～ 5 080a B. P.时段持续干旱,历时270a。在测年误差范围内,平均分辨率达4～ 5 a 的氧同位素曲线与相应时段树轮14 C残差曲线基本对应。功率谱分析表明: 南阳洞石笋具有显著的130a 周期旋回,与树轮Δ14 C( 132a )以及低纬地区其它石笋记录的周期变化基本一致,说明中全新世东亚季风降水在百年尺度上可能主要受太阳辐射驱动。      

全新世亚洲季风演变

亚洲季风是气候系统的重要组成部分,包括东亚季风和印度季风。全新世以来季风变化历史和机制对预测未来季风变化至关重要,是季风数值模拟重要的边界条件。全新世季风变化主要受太阳辐照强度的控制,在太阳辐照变化总趋势的基础上还存在千年—百年尺度的气候突变,与北大西洋冷事件对应。8.2ka和4.2ka存在比较典型的两个弱季风事件,前者特征是高纬寒冷,后者特征是中低纬干旱。近千年以来的中世纪暖期和小冰期发生在人类活动对气候有明显影响之前,对二者变化机制的理解可以加深目前地球气候变化中是自然因素还是人类活动占主导的认识。全新世季风在整体上受太阳辐照强度变化的控制,千年至百年尺度上的气候突变与太阳活动、北大西洋气候振荡、赤道太平洋地区的SST变化等众多因素有关。季风变化尤其是快速气候变化时期的季风研究是季风气候预测的重点也是难点。全新世东亚夏季风与印度季风的变化在整体趋势上是一致的,千年—百年尺度的变化上存在相位差。而东亚冬季风(EAWM)和东亚夏季风(EASM)之间的相位关系还不明确,需要进一步研究。     

新疆昭苏云杉树轮纤维素δ13C的气候意义

依据树轮纤维素δ13C测定数据,分析了其气候意义. 结果表明,树轮Δ13C与气候诸要素之间有明显的相关性,包括降水、相对湿度、温度、日照时间(或太阳辐射)等,部分原因可归咎于云杉是一种浅根系植物、其生长对气候的变化较为敏感,因为它生长过程中所必需的各种养分和水分均是根系吸收的. 分析表明,温度与树轮Δ13C的相关性是它们与相对湿度或降水之间交互相关的结果,日照时间与树轮Δ13C呈正相关与光呼吸有关. 利用树轮Δ13C与降水之间的函数关系,恢复了近300 a来新疆昭苏地区的降水变化,恢复的系列与历史文献记录和树轮指数所揭示的降水历史有较好的对应性.     

西藏浪卡子地区树轮宽度特征值年表的建立

如何客观保留树轮序列的低频气候信息是树轮气候学研究的热点和难点问题.本文以西藏浪卡子地区大果圆柏(Sabina tibetic Kom.)的树轮宽度为资料,对新提出的特征值分析方法进行实例演示.通过构建不同树轮序列之间的协方差矩阵,计算其特征向量和特征值,并利用特征向量和主成分重建了特征值年表.将建立的特征值年表与传统的标准化年表(STD年表)和区域曲线标准化年表(RCS年表)进行比较,分析不同去趋势方法对树轮序列低频气候信息保留能力的差异.结果表明,相对STD年表,新建立的特征值年表与RCS年表能够较好地保留低频气候信息,显示了特征值分析方法在树轮气候学研究领域具有较高的应用潜力.     

甘肃南部公元1824年以来降水重建

通过对甘肃南部腊子口的油松(Pinus tabulaeformis)进行树木年轮分析,首次建立了研究区1824～ 2011年标准化年表(STD),并与邻近的岷县气象站降水和温度进行相关分析,结果表明,该年表与上一年8月到当年7月的总降水(p8 c7)相关性最好,相关系数达到0.644 (p＜0.01).据此建立树轮指数与降水量之间的转换方程,该方程解释了实测期41.5％的降水(1952 ～2008年),并通过一系列稳定性检验,进而重建研究区1824～ 2011年间188年以来的降水.对重建结果进行11年滑动平均,结果表明,共出现3次极干旱期,分别为1900 ～1902年,1926～1930年和1997 ～2000年,尤以1997～ 2000年最为严重,极干旱期占到重建期的6.38％,而极湿润期只有1937年,仅占0.53％.与邻近区已有的研究对比后发现,1920s～ 1930s干旱事件在研究区以北区域更为严重.重建结果与赤道东太平洋、中太平洋平均海表温度(SST)呈显著负相关(p＜0.1),说明研究区干旱变化与海温存在遥相关关系;多窗谱分析(MTM)结果表明降水存在2～3年和7年周期.ENSO事件时,东亚季风减弱,位于季风边缘区的甘肃南部地区出现干旱化趋势.     

新疆昭苏云杉树轮纤维素δ~(13)C的气候意义

依据树轮纤维素δ13C测定数据 ,分析了其气候意义 .结果表明 ,树轮Δ 13C与气候诸要素之间有明显的相关性 ,包括降水、相对湿度、温度、日照时间 (或太阳辐射 )等 ,部分原因可归咎于云杉是一种浅根系植物、其生长对气候的变化较为敏感 ,因为它生长过程中所必需的各种养分和水分均是根系吸收的 .分析表明 ,温度与树轮Δ13C的相关性是它们与相对湿度或降水之间交互相关的结果 ,日照时间与树轮Δ13C呈正相关与光呼吸有关 .利用树轮Δ13C与降水之间的函数关系 ,恢复了近 30 0a来新疆昭苏地区的降水变化 ,恢复的系列与历史文献记录和树轮指数所揭示的降水历史有较好的对应性 .     

埋藏古木的树轮碳同位素作为古气候变化代用指标的可能性

本文对广东不同时代、不同树种的埋藏古木树轮纤维素碳同位素序列研究发现:樟树和山桐子分别在相对炎热潮湿的气候环境中,其树轮δ13C值相对越偏正。结论如下:(1)古山桐子反映冰后期的冷凉气候;(2)古樟代表中全新世的潮湿热带气候;(3)古水松的大批死亡代表了晚全新世和历史时期几次寒冷事件。上述结论说明了古树树轮同位素可以作为古气候变化代用指标的可能性。通过古今对比,丰富了树轮气候学的研究内容。