末次间冰期以来我国东部沙区的古季风变迁

根据130ka BP以来东部沙区的地质记录,将本区古季风划分为末次间冰期(130～70kaBP)夏季风为主时期、末次冰期(70～10kaBP)冬季风为主时期和冰后期(10kaBP至今)夏季风为主的不稳定时期3个演化时期,以及末次间冰期(120ka BP和100～95kaBP)冬季风增强期、末次冰期(59～21kaBP)夏季风增强期、冰后期早全新世(10～7.5kaBP)夏季风增强期、中全新世(7.5～4kaBP)夏季风鼎盛期和晚全新世(4kaBP至今)夏季风衰弱期等若干阶段。冬、夏季风的转换以突变为主。夏季风北界位置从末次间冰期的马鬃山-乌兰巴托退至末次冰期的黄土高原砂黄土带北界附近,复又进到全新世最佳期的山丹-雅布赖山一带,最后退到现代阴山北麓-呼伦贝尔一线,反映东亚季风环流的夏季风呈现波动减弱的趋势。影响季风变迁的因素复杂,特别是全新世期间的短周期波动应加强研究。     

全新世东亚夏季风最强盛期出现在何时?——兼论中国南方石笋氧同位素的古气候意义

探寻全新世东亚夏季风演变过程,不仅有利于在更长时间尺度上深化对季风动力学的理解,也能够为研究中华文明发展提供环境和气候背景,因此历来受到研究者的重视.然而,对于全新世东亚夏季风最强盛期究竟出现在早全新世、中全新世甚或晚全新世仍然存在争议.虽然目前以中国南方石笋氧同位素记录反映的"早全新世夏季风最强"观点较为流行,但该指标是否能真实可靠地表征东亚夏季风强度变化正受到愈来愈多的挑战.本文根据最新的资料和认识,对上述问题进行了评述性回顾.建议以北方降水量作为衡量东亚夏季风强度的标准,并据此标准探讨了全新世东亚夏季风的演变历史,认为全新世中期为季风最强盛期.区域对比显示出东部季风区北方和南方降水在不同时间尺度均存在明显差异,这种差异与石笋氧同位素记录在空间上的相似性存在矛盾.观测和模拟资料均表明,中国南方石笋氧同位素代表的是降水氧同位素而非降水量的变化,因而不宜作为东亚夏季风强度的代用指标.最后,我们对有待进一步深入研究的问题,包括轨道尺度上东亚夏季风的驱动机理、中国石笋氧同位素的大尺度气候学意义、环流与东亚季风区降水的关系等进行了展望.     

东亚中全新世的气候模拟及其温度变化机制探讨

大量地质证据证实了东亚和北美中全新世(6 kaBP)全年和冬夏季气温高于现代.然而,国际上PMIP计划下18个模式的古气候模拟结果未能捕捉北半球大陆中低纬地区冬季升温的气候特征.这些古气候模拟的冬季降温与地质资料揭示的冬季升温存在着巨大差异,反映出仅仅在太阳辐射变化驱动下的古气候模拟存在重大缺陷. 使用含有陆面过程的全球9层大气环流谱模式(AGCM+SSiB),采用现代植被和中全新世植被预置的不同下垫面对6 kaBP气候及其植被影响进行了模拟试验.古植被强迫下的模拟结果表明,中全新世时东亚地区各季均出现升温.尤其是模拟的冬季增温与地质资料重建的气候特征接近,反映了除太阳辐射的变化外,植被的变化对东亚地区中全新世的增温有着重要作用.该模拟结果的意义在于:(1)用具有物理机制的数值化模型并采用实际下垫面边界条件,能够较好地模拟出中全新世气候特征;(2)从动力机制的角度揭示了中全新世气候与现代气候存在巨大差别的原因在于辐射变化和下垫面植被变化;(3)中全新世下垫面植被的改变引起的地表反射率变化使得东亚陆面与西太平洋表面的热力差异随季节发生变化,因而中全新世夏季风环流增强,而冬季风环流减弱,冷空气活动受到抑制,使得中国区域冬季温度增加, 形成暖冬气候特征.     

青藏高原东部全新世冬夏季风变化的高分辨率泥炭记录

在建立了全新世泥炭沉积物高分辨率冬夏季风代用指标时间序列的基础上, 发现青藏高原若尔盖地区全新世冬夏季风的变化具有此消彼长和同时消长两种基本的模式, 冬季风与夏季风在不同时间尺度上两种模式又相互嵌套. 由冬夏季风指标叠加效应合成的气候状况却有与全球同步的规律性, 表现出千年-百年尺度的不稳定性, 6.2 ka的季风突然减弱事件要比8.0 ka的事件更显著, 反映了亚洲季风的区域特点或它本身就是全球气候的一个窗口.     

华北平原末次冰盛期以来典型时段古环境格局

重建典型时段区域气候和植被空间格局变化,是评估未来增温背景下生态环境变化和响应过程的重要基础.文章基于AMS 14C定年技术和孢粉分析,获得了华北平原白洋淀等6个剖面末次冰盛期以来的气候-植被变化历史.结合区内已有孢粉记录,重建了华北平原末次冰盛期和全新世暖期的古环境格局.结果显示,华北平原区域植被变化受气候条件、地貌景观和人类活动等因素共同影响:末次冰盛期,华北平原气候寒冷干旱,南部山地发育针阔混交林和落叶-常绿阔叶林,北部山地生长耐寒针叶林-针阔混交林,森林面积相对较小;平原南部生长中生或湿生草甸,北部发育温带草原-荒漠草原;滨海区陆架大面积出露,生长藜科为主的盐生植物.全新世暖期,华北平原气候温暖湿润,南部山地发育落叶阔叶林或落叶-常绿阔叶混交林,伴生有喜暖亚热带属种,北部山地生长落叶阔叶林,部分喜暖湿植物常有出现,森林面积相对增加;平原腹地草本植物仍占优势,森林面积较小且难以形成地带性森林景观;受海平面上升影响,滨海区原有盐生植被向内陆收缩;此外,这一时期华北平原人类活动范围扩大、农业生产频繁,对区内自然植被产生了一定影响.文章为中国北方古气候数值模拟、区域碳循环评估和未来增温背景下区域生态环境变化预测等提供了基础数据和科学依据.     

中国末次冰盛期以来湖泊水量变化及古气候变化机制解释

中国古湖泊数据库收录的42个湖泊,提供的湖泊水量每千年变化的空间信息,可以用来系统分析中国区域末次冰盛期以来大气环流变化的状况.研究结果表明:我国西部从末次冰盛期以来直至全新世中期均为较湿润的气候状况,推测冰期内的湿润条件主要与西风带的降水以及低温低蒸发密切相关,而全新世主要为夏季风降水增加所致;全新世晚期气候趋干明显.我国东部的大部分区域在冰盛期和晚冰期较为干旱;只是在全新世有效降水状况才有大幅度的改善,全新世中期夏季风降水的效应仍然相当显著,控制的范围可达整个中国西部,同时位于现代季风气候区的中国东部,有效降水的峰值区的变化似乎存在从北往南的穿时性,南方有效降水峰值出现在晚全新世.而西南季风区湿润状况的明显改善发生在晚冰期,比东南季风区发生的早,显然这与两个季风系统的相互消长有一定的关系.我国东北区的湿润状况改善的也较早,显示了独特的季风气候机制.     

亚洲季风演化的突发性与不稳定性——以末次间冰期土壤发生为例

处于季风三角区顶点部位对气候变化非常敏感的兰州-临夏地区高分辨率(23.6～88a/cm)黄土、古土壤记录揭示出在曾认为是温暖湿润的末次间冰期,无论是夏季风还是冬季风均表现出千年尺度上的急剧快速变化。变化幅度常达末次间冰期冷暖期气候变幅的1/3～1/2,变化形式多半为夏季风的突发性暴发与冬季风的逐渐增强相结合。即在夏季风盛行期有猛烈的持续降温;在冬季风盛行期也有强烈的增温。在末次间冰期最盛期(氧同位素5e亚阶段)它表现为夏季风的三次突然暴发和两次明显的冬季风增强,与最近格陵兰冰芯GRIP所揭示的末次间冰期气候不稳定性事实吻合。这说明突发性和不稳定性是气候变化的重要方式,可能在北半球具有普遍性。     

最近0.6Ma南、北半球古气候对比初探

通过中国黄土高原最近0.6Ma夏季风增强以及35～25kaBP和4～2.5kaBP时段东亚夏季风增强的记录与澳洲干旱化或沙漠化增强记录的对比,提出导致澳洲沙漠化的澳洲高压增强,通过穿越赤道的气流有可能在过去增强东亚夏季风的论点;在全新世气候适宜期东亚与澳洲气候记录所表明的同步变化,可能反映了与蒙古高压系统有关的东亚冬季风环流穿越赤道对澳洲夏季风环流增强的影响。南、北半球季风气候通过穿越赤道的气流相互作用可能自0.6MaBP开始表现明显。     

21kaBP青藏高原有远高于现代降水量的可能性吗?

古气候模拟特别对有关青藏高原的古气候模拟是比较复杂和困难的工作.可喜的是近年国内已有几位同志(陈隆勋等[1],刘晓东等[2,3])开展这项研究,取得了相当进展.本刊本期陈星、于革、刘健3同志《中国21kaBP气候模拟的初步试验》(以下称《陈文》)[4]也是这方面的有益尝试,他们采用改进的9层15波谱的AGCM大气环流模式和简化的陆地植被模型SSiB耦合,进行研究,得出结果,如认为东亚夏季风明显减弱、冬季风增强无疑是合适的,但关于青藏高原的模拟结果,笔者认为和地质记录矛盾较大,前人研究较普遍的认为末次冰盛期时,青藏高原夏季风衰弱,降水少于…     

吉兰泰盐湖沉积物孢粉记录的季风边缘区全新世气候演化

全新世气候具有不稳定性,且存在着区域差异,在季风边缘区尤为显著.因此,本研究选取季风边缘区吉兰泰盐湖沉积物的孢粉记录并结合AMS14C测年结果,对该地区全新世的古植被演化及古气候变化历史进行了重建.结果表明,在全新世阶段,该地区植被类型未发生变化,以干旱的荒漠植被为主.早全新世(10.5 8.5 cal ka BP),以蒿属孢粉为主,伴随出现少量藜科、禾本科及麻黄属孢粉,蒿藜比(A/C比值)相对稳定(4.11左右),指示全新世早期气候逐步转湿的过程,在8.5 cal ka BP,蒿属孢粉数量下降且被藜科孢粉取代,指示一次明显气候干旱事件;中全新世(8.5 3.5 cal ka BP),蒿属孢粉含量增加及藜科孢粉含量降低,A/C比值在7.1 cal ka BP左右达到峰值,指示该地区中全新世气候最为湿润;晚全新世(3.5 cal ka BP至今),藜科孢粉含量增加且超过早全新世,A/C比值低至3.66,区域呈现明显的干旱化趋势.此外,结合吉兰泰盐湖沉积物矿物组成结果,发现中全新世湖泊沉积物中,钙芒硝大量出现,一定程度上指示降水量增多所带来的淡水注入,与孢粉指标指示该阶段湿润的结果一致.通过区域对比,发现吉兰泰地区在全新世时期的气候演化模式与东亚季风区具有较好的一致性,表明该地区受到东亚夏季风的影响较大,尤其是在中全新世,东亚夏季风增强,带来较多的降水,气候湿润.