青藏高原南部和北部暖季气温年代际 变化差异的界线位置*

文章通过对青藏高原北部马兰冰芯中δ¹⁸ O记录(主要反映暖季气温)与近几十年来高原中、南部气象台站暖季气温变化的对比分析,发现在年代际时间尺度上高原北部地区暖季气温变化与南部地区存在明显的差异,其分界线位于32°~33°N附近一带。该位置也是青藏高原地区气候、地理、地质、地球物理等方面存在南北差异的重要分界线。     

青藏高原冰芯稳定氧同位素记录的温度代用性研究

以青藏高原为主体的第三极地区是中、低纬度最大的冰川作用区。冰芯记录可为该地区过去气候环境变化研究提供重要的信息。但在青藏高原地区尤其是高原南部印度季风影响区, 其冰芯稳定同位素记录的解释还存在着不确定性。本文整合青藏高原不同空间位置上的10支冰芯 δ18O记录, 以研究其空间集成的序列与区域温度的关系, 来论证青藏高原冰芯稳定同位素指标的温度代用性。将青藏高原北部和南部各5支冰芯及整个青藏高原面上的这10支冰芯 δ18O记录经Z-score标准化处理后, 与相应区域的器测气温标准化序列进行统计分析。结果发现, 无论是高原北部、高原南部还是整个高原面上, 冰芯 δ18O与气温的标准化序列均存在显著的相关关系。在此统计分析基础上, 将冰芯 δ18O标准化序列延伸至1900年, 从而重建了20世纪青藏高原地区气温变化, 该气温序列与北半球气温变化具有较好的相似性。如上分析表明, 青藏高原冰芯 δ18O记录是区域气温变化的良好代用指标, 多支冰芯 δ18O记录的综合集成能更好地揭示过去气候变化特征。     

基于冰芯记录与遥感数据的近期青藏高原粉尘变化研究

冰芯中的微粒记录是恢复过去大气粉尘变化的独特信息,选取青藏高原的西部(慕士塔格)、中部(唐古拉)、南部(珠穆朗玛峰、达索普和宁金岗桑)为研究地点,结合遥感数据(气溶胶指数)和冰芯记录(粉尘质量浓度与沉积通量)探讨过去几十年来青藏高原大气粉尘在时间上和空间上的变化.结果表明:青藏高原上气溶胶指数从北向南、从西向东减少,靠近塔克拉玛干沙漠的地区气溶胶指数数值最大,藏南地区最低,与西风环流在高原的传输路径和源区的地理分布一致.冰芯中粉尘质量浓度表现为:高原中部>高原西部>高原南部,而沉积通量表现为高原西部>高原中部>高原南部,与气溶胶指数相一致.通过冰芯中的粉尘沉积通量记录与气溶胶指数的相关分析,发现在年尺度上仅有唐古拉地区表现出较好的相关性,而在其他地区无明显相关关系.经过3点滑动平均后,高原各地的这种相关性均有所提高:慕士塔格地区相关系数为0.49(P=0.13);唐古拉地区的相关系数为0.87(P<0.001);宁金岗桑地区的相关系数为0.68(P=0.03).这种相关性为通过冰芯记录来反演更长时间尺度的青藏高原上气溶胶指数提供了基础.     

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。     

青藏高原南北降水变化差异研究

利用青藏高原1960-2004年近45 a气象台站年降水记录, 对高原中东部年降水做了空间变化分析, 发现高原以唐古拉山为界, 高原南北降水变化存在明显差异, 特别是高原南部和东北部降水几乎成相反的变化. 进一步分析5个重建的长时间降水序列, 发现青藏高原南北降水在百年时间尺度上也存在明显的差异. 在百年时间尺度上, 过去600 a高原南北降水变化都在1740年和1850年左右发生突变. 1740年以前, 整个高原北部降水都在波动中增加, 而高原南部在减小;1740-1850年期间, 高原北部降水在波动中减小, 而高原南部在增加;1850年以后, 高原北部降水又在波动中增加, 而高原南部降水在减小. 高原南北降水变化的空间差异主要是由季风和西风带决定的.     

冰芯和气象记录揭示的青藏高原百年来典型冷暖时段气候变化特征

气候冷暖变化问题是全球科学家研究的一个聚焦点,但高海拔地区的气候变化过程尚不十分清楚,作为全球气候变化的敏感区的青藏高原更是如此. 以青藏高原北部的古里雅冰芯、唐古拉冰芯和南部的达索普冰芯、宁金岗桑冰芯δ¹⁸O记录作为温度代用指标,同时结合青藏高原西北缘的吉尔吉斯斯坦Naryn站长期气象记录和北半球同时期的气温变化进行比较,研究了过去100 a来青藏高原北部和南部的温度变化. 结果显示：青藏高原过去100 a来共出现1910年左右、1920年左右、1950年左右、1970年代4个冷期,各冷期之间对应出现4次暖期,并且变冷的程度越来越弱而变暖的程度越来越强. 其次,青藏高原气候的变冷变暖在不同地区和不同时段差异很大：从空间尺度上看,青藏高原北部变暖过程比南部更强烈;从时间尺度上看,1910年左右和1920年左右的两次变冷十分明显,但1950年左右和1970年代的两次变冷不明显. 另外,虽然有发生在1990年代早期的短暂降温过程,但与其说是一个冷事件,还不如说是一次变暖过程中的短暂停顿,随后表现为持续升温.     

大气甲烷的冰芯记录

冰芯包裹气体的提取分析提供了历史时期大气CH₄含量变化最直接的信息.“三极(南极、格陵兰及青藏高原)”冰芯的大气甲烷记录的恢复,刻画了自然变化时期大气CH₄含量的详细变化情景及不同纬度间的变化差异,并以此可进一步分析大气CH₄含量变化与气候变化的关系以及陆地CH₄排放随时间的变化特征.冰芯研究揭示,工业革命以来大气CH₄含量的急剧增长及其现阶段的大气含量是过去几十万年来任何气候变化时期从未发生过的.     

古里雅冰芯近2000年来气候环境变化记录

古里雅冰芯高分辨率地连续记录了近2000年来的气候环境变化。以δ¹⁸O和冰川积累量为指标的气候变化记录的重建表明，温度的波动频率大于降水波动频率，但每次干湿变化中的幅度却又大于温度变化幅度。同时，可以明显看出降水变化滞后温度变化的特征。以Na^＋，Mg^2＋，Cl^-，SO^2-₄等阴、阳离子为指标的大气成分和环境变化记录的重建，揭示了青藏高原地区大气成分和环境变化与气候变化的密切关系。     

青藏高原东缘近2000年湖泊气候记录及全球联系

青藏高原东缘气候变化历史对认识区域乃至全球气候动力成因有重要意义。本文基于笔者近年来在青藏高原东缘获取的湖泊记录,并汇总他人研究成果,探讨了高原东缘近2000年气候变化历史。已有的研究表明青藏高原东缘北部(NETP)和南部(S-ETP)近2000年水文气候存在显著的区域差异。N-ETP地区中世纪总体温暖湿润,小冰期寒冷干燥,近100~200年温暖湿润,表现为"暖湿-冷干"气候模式;而S-ETP地区中世纪温暖干旱,小冰期寒冷湿润,近100~200年温暖干旱,表现为"冷湿-暖干"气候模式。对比分析表明:N-ETP地区气候模式与东亚夏季风广泛区域气候模式相似;而S-ETP地区气候模式与多数印度夏季风地区气候模式相似。因而认为这样大尺度的水文气候差异可能与不同区域大气环流差异以及赤道太平洋-印度洋海表面温度变化及其引起的大气环流的强度及位置的变化有关。     

青藏高原南部冰芯记录与大气环流的关系*

通过念青唐古拉峰拉弄冰川垭口处(30°24'30″N, 90°34'12″E;海拔5850m)长度为29.5m的冰芯记录,恢复了1952~1998年间大气降水δD和净积累量的时间变化序列。上述两组序列与NCEP/NCAR气候资料的相关分析表明:δD和净积累量与中亚冬季的气压、南亚和青藏高原冬季、夏季的位势高度关系密切。中亚地区冬季气压的升高以及冬、夏季南亚和青藏高原位势高度的异常增强了印度夏季风,导致了念青唐古拉峰地区20世纪80年代以来降水量的增多和降水中δD值的降低。根据念青唐古拉冰芯δD和净积累量记录及其与亚洲地区大气环流的关系,可以通过青藏高原南部较长的冰芯记录来恢复过去该地区大气环流变化的历史。     

近500年来喜马拉雅山达索普冰芯中尘埃含量变化与西、南亚及北非干旱化趋势

本文重建了近500年来喜马拉雅山中段达索普冰芯中尘埃浓度与尘埃沉积通量的变化历史,谱分析结果表明它们的变化均存在较显著的12.3年、9.8年、7.4年、6.1年和5.3 年周期。该冰芯中尘埃含量与净积累量之间不存在任何相关性,说明其尘埃可能主要来源于上风方向的远源地区。基于后向轨迹法,并结合该地区附近已有的气溶胶研究结果,认为西、南亚甚至北非地区可能是该冰芯中尘埃物质的主要源区。近500年来达索普冰芯中尘埃沉积通量的增加趋势,反映了其源区干旱程度的加重趋势。     

冰芯所记录的环境变化及空间耦合特征

近年来，我们先后在青藏高原的古里雅冰帽、唐古拉冰川和希夏邦马地区钻。取了大量冰芯。在这些冰芯中保存着大量的环境变化信息。特别是反映沙暴、尘暴和浮尘等环境事件的尘埃冰志记录，是目前我们所能得到的记录最详细、分辨率最高和最连续的资料系列。青藏高原冰芯中尘埃指标显示，在气候变冷时，青藏高原的尘暴、沙暴和浮尘等事件出现的频率增多，强度增大；在气候变暖时，则尘暴、沙暴和浮尘等事件的频率减少，强度减小。目前，在青藏高原面上，正经历着气候变暖、环境改善的过程。     

过去2000 年大气甲烷含量与气候变化的冰芯记录

温室气体与气候变化的关系是当前全球变化研究中的一个核心内容。目前关于大气温室气体含量变化只有几十年的实测资料, 而冰芯包裹气体中的CH4 不仅能反映过去大气CH4 含量随时间的变化, 而且能很好地揭示陆地CH4大气中的释放随时间及空间的分布。     

慕士塔格冰芯中近百年来细菌数量与气候环境变化的关系

应用流式细胞技术分析了取自青藏高原西部慕士塔格冰川73m冰芯上部56.27m中细菌的数量变化,在1907~2000年的93年中,细菌年平均数在0.66×103ml(1982年)至6.91×103个/ml(1912年)之间变化,平均2.59×103个/ml。细菌数量的变化可分为10个不同的阶段,其中6个高峰期和4个低峰期,分别与氧同位素所反映的高温和低温期有较好的对应。冰芯中细菌数量除温度影响外,还受人类活动和陆源粉尘的影响。慕士塔格冰芯中细菌的数量远低于位于高原中部的各拉丹冬冰芯中细菌的数量,且慕士塔格冰芯中细菌数量受陆源粉尘的影响也小于各拉丹冬冰芯,可能是因为慕士塔格冰芯所处荒漠带植物稀少和土壤中细菌数量少所致,慕士塔格和各拉丹冬冰芯中细菌数量的不同反映了冰芯细菌对所处的不同生态环境的响应。     

Recent 200 Years Climatic and Environmental Records From the Far East Rongbuk Ice Core, Mt. Qomolangma(Everest)

RECENT 200 YEARS CLIMATIC AND ENVIRONMENTAL RECORDS FROM THE FAR EAST RONGBUK ICE CORE, MT. QOMOLANGMA (EVEREST)     

青藏高原地区过去2000年来的气候变化

依据冰芯、树轮、沉积物分析和冰川波动等各单点古气候代用资料,以及重建的综合温度变化曲线,分析了近 2000年青藏高原温度变化的整体性和区域性特征。全青藏高原综合温度曲线显示中世纪暖期（1150-1400年）、小冰期（1400-1900年）以及公元 3～5世纪冷期的存在。青藏高原温度变化具有明显的区域性特征。在 9～11世纪,青藏高原东北部以温暖为特征,而青藏高原南部和西部表现为寒冷。青藏高原南部和西部分别于1150-1400年（此时段在高原东北部表现为弱暖期）和1250-1500年经历了气候变暖。与中国东部文献记录的最新综合研究结果比较,高原东北部与中国东部的温度变化最为一致。而且,许多重大气候事件,如1100-1150年、1500-1550年、1650-1700年和1800-1850年的冷事件在高原和中国东部同时出现,而后 3次冷期与小冰期期间中国西部发生的冰川前进相匹配。