内蒙古东南缘晚第四纪以来的气候环境演化

基于内蒙古东南缘西拉木伦河上游刘家店河湖相剖面的粒度、磁化率、微量元素地球化学指标,重建该区35 ka BP以来的气候演化过程。结果表明,在MIS 3晚期(35.23~25.15ka BP)研究区气候条件总体温暖湿润,并伴有区域变干的趋势;MIS 2阶段(25.15~11.13 ka BP)气候整体寒冷干燥,但叠加有短暂回暖气候事件。剖面记录的末次盛冰期(LGM)出现于22.25~18.47 ka BP,此时气候极度干冷;MIS 2阶段叠加了两个短暂气候适宜期,分别出现于18.47~16.24 ka BP和14.72~11.13 ka BP。在11.13 ka BP前后研究区进入全新世,气候变得暖湿。刘家店剖面的气候记录与周边气候记录具有可对比性,揭示了区域上东亚夏季风进退具有一致性,并认为自MIS 3晚期以来东亚夏季风受北半球太阳辐射及冰量的共同驱动。此外,刘家店剖面记录揭示的千年尺度气候变化对典型气候事件具有一定的响应,推测这些千年尺度的季风强度变化可能与北大西洋经向翻转环流(AMOC)相关。     

北大西洋IODP U1313站深海沉积中环境敏感粒度组分研究

通过对北大西洋IODP U1313站深海沉积序列高密度取样和粒度分析,利用粒级-标准偏差变化算法和EMD方法提取了对环境敏感粒度组分并探讨了气候变化的周期.本文粒度组分可分为细组分(＜1.73μm,组分Ⅰ)和粗组分(＞1.73μm,组分Ⅱ),其中粗组分又分为组分Ⅱa(1.73 ～ 34.26μm)和组分Ⅱb(＞34.26μm).综合分析认为:组分Ⅰ为西风环流搬运堆积形成,组分Ⅱ为洋流搬运下沉积形成,组分Ⅱb虽然含量较低,但能指示冰漂砾事件的发生.比值曲线组分Ⅰ/组分Ⅱ和组分Ⅰ/组分Ⅱa波动幅度较大,可作为反映古气候冷暖波动的敏感指标.对组分Ⅱ、组分Ⅰ/组分Ⅱ进行EMD分解,结果表明:在本研究时段内,两指标对地球轨道三要素的周期体现均不明显,而2ka(2.12ka和2.15ka)的亚轨道千年周期是主要的周期之一.依据上述多个指标的波动情况,把研究剖面69.93 ～ 115.18mcd(1471.53～2415.60ka)分为9个古气候变化阶段:A阶段(1471.53～1640.09ka),对应深海氧同位素阶段(MIS)49～ 57,冰期和间冰期迅速转换,发生多次IRD事件;B阶段(1640.09～ 1865.57ka),对应MIS 58 ～ 69,间冰期显著而冰期不明显;C阶段(1865.57～1914.70ka),对应MIS 70～72,冰期显著而间冰期不明显;D阶段(1914.70～2021.13ka),对应MIS 73～76,冰期不显著;E阶段(2021.13～2092.21ka),对应MIS 77～78,冰期显著,发生多次IRD事件;F阶段(2092.21 ～ 2226.43ka),对应MIS 79～85,间冰期显著;G阶段(2226.43 ～2261.53ka),对应MIS 86期,发生多次IRD事件;H阶段(2261.53～ 2384.61ka),对应MIS 87～93,冰期不显著而间冰期显著;Ⅰ阶段(2384.61 ～2415.60ka),对应MIS 94 ～ 95,发生多次IRD事件.     

台湾头社盆地湖沼相沉积孢粉记录的6.2~1.3 cal ka BP以来气候研究

头社盆地位于中国台湾省中部,东亚季风区的最前沿,对东亚季风的响应十分敏感,研究其中晚全新世以来古植被、重建古气候序列,探讨其气候与东亚夏季风的关系具有重要的科学意义。文章对头社盆地泥炭—湖泊沉积的AMS14C测年、体积磁化率测试的基础上,基于孢粉记录,重建晚全新世来植被变化,恢复古气候。结果表明全新世中晚期以来分六个阶段：6.2~6.0 cal ka BP,气候凉干,植被类型是亚热带常绿阔叶林;6.0~4.0 cal ka BP,气候转暖湿,植被类型为含较多热带成分的亚热带常绿阔叶林;4.0~2.2 cal ka BP,气候相对凉干,植被类型转为亚热带常绿阔叶林;2.2~1.9 cal ka BP,气候又变暖湿;1.9~1.7 cal ka BP,气候快速冷干事件,森林退化;1.7~1.3 cal ka BP,气候重转温暖湿润,植被类型为接近现代的沼泽草原。整体上6.2~2.2 cal ka BP的气候变化是由温暖湿润向温凉干燥转变的趋势,这是全新世中晚期以来的太阳辐射量减少所导致的,太阳辐射量的减少导致热带辐合南移,进而导致东亚夏季风减弱,而2.2 cal ka BP之后气候波动较大,可能是在东亚夏季风减弱的背景下,ENSO活动加强与人类活动的干扰下耦合的结果。     

南海东北部MD05 2905站36 ka BP以来的陆源碎屑沉积特征与东亚季风的演化

在AMS14C精确定年的基础上，去除有机质、生物碳酸盐和生物硅之后，对南海北部MD05 2905站进行了陆源碎屑的粒度分析。结果显示，15.5～63.5 μm粗粒级成分的含量变化特征可用来指示东亚冬季风的变化，2～9 μm细粒级成分含量变化可用于指示东亚夏季风的变化。末次冰期以冬季风为主，全新世以夏季风为主，36 ka BP以来东亚夏季风有逐渐增强的总体趋势，但也发生多次突变现象，在全新世早期（8 500~11 200 ka BP）达到36ka BP以来的最大值，可能是在岁差周期的控制下，与较强的太阳辐射有关。     

距今220 ka以来大同盆地沉积物磁化率反映的气候变化

大同盆地地处我国季风影响的北部边缘, 第四纪以来盆地内发育厚层的河湖相地层, 其上覆盖马兰黄土或全新世沉积, 蕴含着丰富的气候环境变迁信息, 是研究气候环境变化的理想场所. 在对盆地内地层考察的基础上, 对晚近地质时期河湖相与风成相互层沉积剖面的磁化率、粒度变化进行了分析. 结果表明: 220 ka BP以来大同盆地气候变化经历了中更新世(220~199 ka BP)暖湿期、中更新世(199~138 ka BP)干冷期、末次间冰期(138~71 ka BP)暖湿期、末次冰期(71~11 ka BP)干冷期、全新世(11 ka BP至今)频繁的干冷暖湿波动变化过程, 每个阶段仍有次一级的气候波动. 大同盆地这种气候变化与深海氧同位素以及我国北方萨拉乌苏河地区、岱海等地揭示的气候变化有很好的对应, 反映出本区气候变化是对全球冰期-间冰期气候波动的响应.     

塔里木盆地南缘黄土粒度特征及其环境意义

黄土是地质时期沙尘天气形成的粉尘堆积物,其粒度特征记录了粉尘搬运过程中的古大气环流格局和古环境演化信息。本文对昆仑山北坡克里雅河支流的第5级阶地羊场黄土剖面进行了系统的粒度分析,结果表明,黄土粒度组成主要以粗粉砂和砂砾为主,分选较好;羊场黄土为塔克拉玛干沙漠的近源风成堆积,粒度指标主要指示沙漠范围和源区气候干旱程度;粒度结果的详细分析及其与全球其他记录的对比表明,塔里木盆地南缘气候在8.5~3.6 ka B.P.较为湿润稳定,3.6 ka B.P.以来气候急剧变干并出现大幅度波动的千年尺度突变事件,与其他地区古气候记录有较好的一致性。塔里木盆地南缘8.5 ka B.P.以来的气候变化具有季风模式和千年尺度气候振荡的双重特点,可能同时受低纬度亚洲季风和北半球高纬度地区气候的影响;太阳辐射减弱引起的亚洲夏季风衰退可能导致了3.6 ka B.P.以来盆地的干旱化,同时,受太阳辐射驱动的北半球高纬度地区的气候变化,可能通过增加西风环流的强度及其波动幅度,进一步加剧了3.6 ka B.P.以来塔里木盆地南缘气候的干旱化和不稳定性。     

湖北庹家湾剖面释光测年与地层年代学及记录的55 ka BP气候变化

以湖北庹家湾剖面为研究对象,对其宏观组构、沉积学及理化性质(磁化率、粒度、色度、元素组成等)进行了测试,用OSL方法进行了测年断代。根据野外和室内实验数据,建立了汉江Ⅰ级阶地上黄土-古土壤的地层序列,并以OSL测年数据为依据进行了地层年代学研究,利用气候替代指标重建了汉江上游55 ka BP以来气候变化的轨迹。认为:汉江Ⅰ级阶地在55 ka BP前后形成,阶地形成后即刻开始接受连续的风尘堆积;其地层从下向上依次分为L1-L3(55.0~28.5 ka BP)→L1-S2(28.5~24.5 ka BP)→L1-L2(24.5~23.0 ka BP)→L1-S1(23.0~21.0 ka BP)→L1-L1(21.0~11.5 ka BP)→Lt(11.5~8.5 ka BP)→S0(8.5~3.0 ka BP)→L0(3.0~0 ka BP);马兰黄土中记录了44.5~41.0 ka BP、37.5~34.0 ka BP、28.5~24.5 ka BP、23.0~21.0 ka BP四个暖湿气候阶段,其中28.5~24.5 ka BP和23.0~21.0 ka BP比较暖湿,形成了古土壤层L1-S2和L1-S1;庹家湾剖面记录的气候事件具有区域性特征,可与深海同位素曲线MIS-3进行良好比较,反映汉江地区MIS-3的后期暖湿程度较高;全新世大暖期(8.5~3.0 ka BP)在汉江上游地区并非一直表现为暖湿的特征,在5~6 ka BP出现短暂的相对凉湿的气候阶段。     

河北坝上地区中晚全新世粒度端元分析及其环境意义

河北坝上地区地处东亚夏季风边缘,对气候变化响应敏感,是研究古气候环境演变的理想地区之一。本研究采用粒度端元模型分析方法对坝上地区2 m厚的典型风成砂-古土壤剖面沉积物粒度数据进行分离,同时结合粒度、磁化率和色度指标,探讨剖面沉积物各粒度端元所指示的环境意义以及坝上地区中全新世以来的环境演化过程。结果表明：1)白云湖剖面粒度组分分为3个端元,EM1代表区域暖湿气候背景下的风化成壤作用,间接指示区域的湿度状况;EM2代表区域风沙活动强度;EM3可能反映区域河流对基岩风化产物的搬运作用。2)研究区中晚全新世气候变化大致可以分为5个阶段：7.1 ka B. P.以前,风沙活动和河流搬运作用较强,气候表现为冷干特征;7.1～3.8 ka B. P.风沙活动减弱,气候温暖湿润,区域成壤作用加强;3.8～2.6 ka B. P.期间,气候波动频繁,处于暖湿-冷干过渡阶段;2.6～1.5 ka B. P.风沙活动增强;1.5 ka B. P.以来,气候由冷干向相对暖湿转变,成壤作用稍有加强。     

风成沉积地层化学元素记录的毛乌素沙地气候变化

毛乌素沙地位于东亚季风边缘区,是研究全球气候变化和沙漠变迁的理想场所。选取沙地东缘风成砂/古土壤/湖沼相沉积序列,以常量化学元素含量及比值变化揭示了全新世的气候变化。结果表明：常量化学元素氧化物含量在全剖面上呈SiO₂ > Al₂O₃ > K₂O > Na₂O > Fe₂O₃ > MgO > CaO,且在不同沉积相中含量存在差异;常量化学元素氧化物与<63 μm粉黏组分及磁化率的相关性分析显示,Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO三者之间呈显著正相关性,且与粉黏组分、低频磁化率（X_lf）也呈显著正相关性,表明<63 μm粉黏组分、X_lf可以反映夏季风的强弱;全新世气候变化存在多次暖湿冷干波动,10.39 ka BP之前出现3次快速的气候颤动,表现为3层风成砂与3层湖沼相互层沉积,指示存在3次冬夏季风交替变化;10.39~9.34 ka BP、8.68~8.29 ka BP、2.72~1.34 ka BP为3次明显的冬季风势力增强、风沙活动加剧的相对冷干气候;在9.34~8.68 ka BP、8.29~2.72 ka BP、1.34~0.62 ka BP为3次明显的夏季风盛行、降水增多、生草成壤的相对暖湿气候;0.62 ka BP之后与现代气候状况相近。化学元素及其比值反映出毛乌素沙地具有千百年尺度的气候波动,并与北半球其他地区气候变化有着良好的对比。     

陕西蓝田段家坡黄土剖面地球化学元素特征及古气候效应分析

地球化学元素在剖面上的变化能够反映当时沉积时期的古气候环境。通过对陕西蓝田段家坡剖面的24件样品进行系统分析,段家坡剖面中各元素含量存在一个明显的变化点。0.57~0.37 Ma的元素含量波动较大,0.37 Ma以来的各元素含量变化较小,反映出不同时期的古气候变化趋势不同。0.57~0.37 Ma的黄土剖面总体上反映了冷暖间或的古气候特征,0.37~0.13 Ma的黄土剖面总体上反映了温暖湿润的古气候环境,0.13 Ma以来至马兰黄土沉积结束时期(10ka BP)的气候变得较为干冷。这一变化规律与深海氧同位素、古植被、古气候的变化规律具有较好的一致性,并且符合米兰科维奇旋回的变化规律。     

Variability of East Asian Winter Monsoon in Quaternary Climatic Extremes in North China

In order to examine high-frequency variations of East Asian winter monsoon in Quaternary climatic extremes, two typical loess–paleosol sequences in the Chinese Loess Plateau were investigated. Sandy layers in the loess deposits, the “Upper sand” and “Lower sand” (layers L9 and L15, respectively), which represent a high-resolution record of paleomonsoon changes, have been sampled at intervals of 5–6 cm from sections at Luochuan and Xifeng. The grain size and magnetic susceptibility was measured for all samples. The grain-size results (a proxy of winter monsoon strength) indicate that the winter monsoon strength fluctuated on a millennial timescale during cold climatic extremes, with climatic events of a few hundred to a few thousand years. However, the winter monsoon was relatively stable during warm periods. The magnetic susceptibility signal (a proxy of summer monsoon intensity) is practically constant over the same period. This is tentatively explained by the assumption that the summer monsoon intensity was too low to be recorded in the magnetic susceptibility signal. The intensified winter monsoon events show periodicities in a range of 1000 to 2770 yr, with a dominant cycle of approximately 1450 yr. The detection of this oscillation in older glacial stages strongly suggests that it may be a pervasive cycle of the cold climatic phases of the Quaternary. Millennial-scale variations of the winter monsoon may be caused by instability of the westerly jet, which is determined by temperature differences between the polar and the equatorial regions.     

兰州市降水同位素变化特征及影响因素

利用2018年4月至2021年4月在兰州市4个站点收集到的349个降水事件样品,对兰州市降水同位素的变化特征和影响因素进行了研究。结果表明：兰州市降水同位素表现出夏季高冬季低的季节变化特征,并且夏半年降水同位素的空间变异性比冬半年显著。兰州市的大气降水线为δ²H=7.34δ¹⁸O+7.28（R²=0.96,P<0.01）,反映了兰州较为干旱的气候特点。在影响因素方面,兰州市降水同位素表现出温度效应。后向轨迹表明,兰州市夏半年降水受到季风水汽和西风带水汽的影响,冬半年降水主要来自于西风带水汽的输送;利用潜在源贡献因子（PSCF）分析法和浓度权重轨迹（CWT）分析法发现,潜在蒸发源区在夏半年主要分布在兰州东部区域,而冬半年几乎不存在潜在蒸发源区。此外,在夏半年,降水事件前几天的对流活动会对降水同位素产生综合影响,累积时间与对流活动的强度及频率有关,在季风初期和末期累积时间较长,季风强盛期较短;在冬半年,降水事件前几天的温度会对降水同位素产生综合影响,累积时间受到冷空气南下频率的影响。以上认识将为季风边缘区水循环过程的研究提供新的视角。     

公王岭蓝田人时期的季风气候特征

作者用目前在黄上与全球变化研究中使用较多、效果较好的气候代用指标,重建了公王岭蓝田人生活时期高分辨率的气候演变序列。从气候环境变迁的角度,研究了115MaBP的公王岭蓝田人及其伴生动物群与气候环境演化的关系。明确提出,蓝田人及其伴生动物群的死亡与夏季风剧烈衰减和冬季风猛烈增强的气候严重恶化事件有关。这种气候恶化除受与地球轨道变化密切相关的太阳辐射和全球冰量变化的影响外,还与青藏高原的剧烈隆升有关。     

一个新的东亚冬季风强度指数及其强弱变化之大气环流场差异

文章提出了一个新的东亚冬季风强度指数,并以此为依据从1948～1999年中挑选出两组强弱冬季风年份,通过合成分析对大气环流场和海表温度场在强弱东亚冬季风年的差异进行了对比分析。结果表明:东亚冬季风强度变化不单纯受局地气候系统影响,而与北半球半球尺度上的大气环流异常紧密相连。相对于弱的情形,强东亚冬季风年份中国大陆中东部及其东部大部分海域在整个对流层盛行偏北风距平、乌拉尔阻高显著加强、欧洲大陆西部维持一个深厚的气旋性异常环流系统、西风带环流偏弱、200hPa层南亚高压偏弱;中国大陆、北极地区、蒙古国大部分地区、欧洲大陆西北部表面温度降低;我国大陆与北太平洋海平面气压差加大;东亚大槽加强。研究还揭示,强东亚冬季风年份对应于北大西洋涛动弱指数,北大西洋和北太平洋海温状况对同期东亚冬季风强弱有着显著的影响     

Winter and summer monsoons and the navigation in East Asia in historical age

In order to make clear a problem in the human impact on the East Asian monsoons, navigation in the period from the 7th century to the 19th century was studied from the standpoint of historical climatology. 1. are described the periods of winter and summer monsoons over East Asia in relation to the division of the natural season. 2. based on the characteristics of the wind direction and velocity during the monsoons, it is shown that the winter monsoon is extremely unfavorable for navigation in contrast to the favorable summer monsoon. 3. statistical results on the possible frequency of navigation over the East China Sea by small boats are dealt with according to the meteorological records. 4. it is indicated that the navigations of the missions between Japan and China, Korea or Po Hai in the 7th – 9th centuries showed clear relations to the monsoon seasons. Lastly, the navigation mainly in 17th, 18th and 19th centuries around Ryukyu Islands, on the Chinese coast and the Japanese Islands are mentioned in detail. Even in this period the winter monsoon affected strongly on the navigation, that is, sailing and entries kept away the winter monsoon season almost completely.     

晚新生代黄土高原风尘序列的粒度和沉积速率与中国北方大气环流演变

文章以风尘沉积的粗粒和细粒组分与季风和西风环流的联系为基础,利用黄土高原中部的洛川剖面、西峰剖面和灵台剖面的粒度和沉积速率记录,讨论了晚新生代中国北方季风环流和西风环流的演变历史,总结了这一时期大气环流演变的基本规律和大气环流演变的动力机制.研究表明,自8～7Ma风尘沉积发育至5Ma左右,西风环流和季风环流都有减弱的趋势;自5Ma以来,西风环流和季风环流的强度都在逐步加强;与此同步,季风环流对风尘沉积的贡献增加,而西风环流对风尘的贡献逐渐减小,这一逐渐发展的大气环流趋势与北半球高纬冰盖的逐步发展有关;大气环流的这种趋势变化在8～7Ma,3.4Ma和1.2～0.9Ma这几个时期存在着突变,可能反映了青藏高原的阶段性隆升对中国北方季风环流演化的决定性作用以及对西风环流结构和强度的重要影响.中国北方大气环流在轨道尺度变化的基本特征是,低空季风环流在冰期加强,在间冰期减弱.西风环流和季风环流在冰期和间冰期的强度和格局可能主要与全球冰量的基本状况和青藏高原原面的性质有关.黄土高原的风尘记录在万年尺度和千年尺度的气候事件上都表现出相当明显的区域差异,可能主要与局部地形的大气环流效应有关.     

黄土与古季风

中国黄土的古季风记录研究，揭示了东亚季风区的环境变迁历史是来自中、高纬大陆的偏北冬季风与来自中、低纬海洋的偏南夏季风的环境效应优势期相互交替的历史。文中简要介绍了有关黄土高原黄土与古季风研究的重要进展，侧重讨论了中原地区末次冰期高分辨率黄土所记录的冬季风和夏季风变迁的特征，最后就今后全球变化计划中的黄土与古季风研究提出了几点意见。     

桂林地区大气降水（大雨、暴雨）的δ18O特征与水汽来源的关系

现代大气降水中的稳定同位素组成是全球或地区性水循环研究的重要载体,同时也是冰芯、湖泊沉积物、石笋等研究领域中,运用稳定同位素来重建古气候的重要依据。本文研究了桂林地区2012年大气降水氢氧同位素组成的逐日变化,根据得到的132组氢氧稳定同位素组成建立了桂林局地大气降水线方程为δD = 8.8δ18O +17.96,大气降水的δ18O波动范围在-13.56‰～+1.07‰,平均为-5.78‰;δD在-101.52‰～+16.02‰,δD平均为-41.03‰。利用降水稳定同位素资料,结合后向轨迹法( Backwards Trajectory) 对桂林水汽来源进行追踪,发现夏季(5-10月)大气降水的水汽来源主要受来自孟加拉湾、南海海洋气团的水汽源的控制,降水的δ18O值偏负,平均为-8.02‰(共64组);冬季(11月至次年4月)大气降水的水汽来源主要受来自西太平洋暖湿气团、冬季风冷气团或西风环流所携带的大陆性气团的影响,不同程度地叠加了局地环流气团、蒸发水汽的补给的影响,降水的δ18O值偏正,平均为-2.86‰(共68组)。研究结果表明,桂林大气降水的稳定同位素组成与降水的水汽来源、季风类型、降水云团来源和性质有关,来自远距离输送夏季风海洋性水汽团形成的降水δ18O值较低(或偏负), 而大陆性气团或局地蒸发水汽循环形成的降水δ18O值较高（或偏正）。不同的水汽来源是决定降水中δ18O值变化的主要因素,因此,通过降水中的δ18O值,特别是其季节变化的特征分析,可以反过来揭示当地降水的水汽来源。      

Characteristics of wind-blown sand and dynamic environment in the section of Wudaoliang-Tuotuo River along the Qinghai-Tibet Railway

Based on the detailed wind data and in situ observation of wind-blown sand in the section of Wudaoliang-Tuotuo River along the Qinghai-Tibet Railway, the dynamic environment of sand flow, involving sand-laden wind, drift potential, sand transport and their time variation were investigated. The prevailing direction of sand-laden wind obviously varies seasonally. Sand-laden wind presents unidirectional characteristics from winter to the next spring and its prevailing direction is westerly. In summer, northeasterly wind begins to increase and lasts for a short period. The annual drift potential along the Qinghai-Tibet Railway reaches 970.54 Vector Units (VU), which belongs to a high-energy wind environment. Directional variability of wind regime (RDP/DP, RDP is the resultant drift potential (RDP) and DP is drift potential) is 0.88. The RDP is 854.31VU in the direction of 89.7°, which indicates that westerly sand-laden wind prevails in this region. Sand transport is well correlated to the frequency of sand-laden wind and increases with drift potential logarithmically.     

太白山最近1000年的孢粉记录与古气候重建尝试

秦岭太白山佛爷池最近1000年的孢粉记录及据此所重建古气候参数的时间序列,揭示了历史时期小冰期和中世纪温暖期的气候特征。小冰期的起止时间为1420-1920aAD。其1月与7月平均温度反映本区夏季风与冬季风的变化有很大的不一致性。小冰期开始时,冬季风突然增强,夏季风显示不稳定波动,并相对变弱,而降水一度增多。小冰期的结束是以冬季风逐渐减弱为先导,而夏季风呈突然增强势态,降水偏少。在中世纪温暖期中,1200-1340aAD发生快速气候波动,出现暖夏、冷冬等特征气候,成为历史上少见的灾害性气候时段。